[RU]

Изобретение относится к автоматизированным техническим средствам, предназначенным для обучения и тренировки членов экипажей вертолётов, например, типа Ми-8МТВ-1 (Ми-17-1В), действиям в объеме их функциональных обязанностей по пилотированию, навигации и эксплуатации бортовых систем и оборудования вертолета, коммуникативной деятельности, эффективному взаимодействию в составе экипажа, в том числе и при наличии отказов, неисправностей и в особых случаях. В комплексном пилотажном тренажере экипажа вертолёта, содержащем смонтированный на системе подвижности имитатор кабины экипажа вертолёта с размещенными внутри него имитаторами приборов, индикаторов и органов управления, систему проекционной визуализации закабинной обстановки с блоком проекторов и со стационарным сферическим экраном проекции, внутри которого размещен имитатор кабины экипажа вертолета, рабочее место инструктора с программно-вычислительным комплексом, а также локальную вычислительную сеть и сетевые устройства, новым является то, что, в качестве системы подвижности комплексного пилотажного тренажера экипажа вертолета тренажер содержит три последовательно установленные одна на другой электромеханические платформы в виде вибрационной платформы, динамической платформы и платформы кругового вращения, вибрационная платформа выполнена с возможностью реализации трёх степеней свободы и с обеспечением вибрации имитатора кабины экипажа по поперечной, продольной и вертикальной осям, динамическая платформа выполнена в виде шестистепенной платформы с обеспечением имитации акселерационных нагрузок при изменении углов крена, курса и тангажа, а также при линейных смещениях имитатора кабины экипажа по вертикальной, продольной и поперечной осям, платформа кругового вращения выполнена в виде жестко прикрепленного к основанию помещения, в котором монтируется тренажер, погона кругового вращения с вращающимся контактным устройством, выполненным с возможностью передачи электропитания на собственный привод, на приводы динамической платформы и вибрационной платформы, а также в имитатор кабины экипажа; в имитаторе кабины экипажа вертолета расположены имитаторы панелей с автоматами защиты сети (АЗС), которые выполнены с модулями обеспечения управляемой имитации срабатывания штатных АЗС в зависимости от вводимых перед началом и в ходе тренировки неисправностей в защищаемых электросетях вертолета, а система проекционной визуализации закабинной обстановки выполнена в виде стационарного сферического экрана обратной проекции и проекторов, расположенных снаружи относительно этого экрана. Техническим результатом является повышение реалистичности создаваемых условий тренировок и привитие членам экипажей вертолетов адекватных навыков действий, особенно в нештатных ситуациях.

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к автоматизированным техническим средствам, предназначенным для обучения и тренировки членов экипажей вертолётов, например, типа Ми-8МТВ-1 (Ми-17-1В), действиям в объеме их функциональных обязанностей по пилотированию, навигации и эксплуатации бортовых систем и оборудования вертолета, коммуникативной деятельности, эффективному взаимодействию в составе экипажа, в том числе и при наличии отказов, неисправностей и в особых случаях. В комплексном пилотажном тренажере экипажа вертолёта, содержащем смонтированный на системе подвижности имитатор кабины экипажа вертолёта с размещенными внутри него имитаторами приборов, индикаторов и органов управления, систему проекционной визуализации закабинной обстановки с блоком проекторов и со стационарным сферическим экраном проекции, внутри которого размещен имитатор кабины экипажа вертолета, рабочее место инструктора с программно-вычислительным комплексом, а также локальную вычислительную сеть и сетевые устройства, новым является то, что, в качестве системы подвижности комплексного пилотажного тренажера экипажа вертолета тренажер содержит три последовательно установленные одна на другой электромеханические платформы в виде вибрационной платформы, динамической платформы и платформы кругового вращения, вибрационная платформа выполнена с возможностью реализации трёх степеней свободы и с обеспечением вибрации имитатора кабины экипажа по поперечной, продольной и вертикальной осям, динамическая платформа выполнена в виде шестистепенной платформы с обеспечением имитации акселерационных нагрузок при изменении углов крена, курса и тангажа, а также при линейных смещениях имитатора кабины экипажа по вертикальной, продольной и поперечной осям, платформа кругового вращения выполнена в виде жестко прикрепленного к основанию помещения, в котором монтируется тренажер, погона кругового вращения с вращающимся контактным устройством, выполненным с возможностью передачи электропитания на собственный привод, на приводы динамической платформы и вибрационной платформы, а также в имитатор кабины экипажа; в имитаторе кабины экипажа вертолета расположены имитаторы панелей с автоматами защиты сети (АЗС), которые выполнены с модулями обеспечения управляемой имитации срабатывания штатных АЗС в зависимости от вводимых перед началом и в ходе тренировки неисправностей в защищаемых электросетях вертолета, а система проекционной визуализации закабинной обстановки выполнена в виде стационарного сферического экрана обратной проекции и проекторов, расположенных снаружи относительно этого экрана. Техническим результатом является повышение реалистичности создаваемых условий тренировок и привитие членам экипажей вертолетов адекватных навыков действий, особенно в нештатных ситуациях.

---

Евразийское (21) 201201605 (13) Al
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. G09B 9/46 (2006.01)
2014.06.30
(22) Дата подачи заявки
2012.12.24
(54) КОМПЛЕКСНЫЙ ПИЛОТАЖНЫЙ ТРЕНАЖЕР ЭКИПАЖА ВЕРТОЛЕТА
(71)
Заявитель:
(72)
КАЗЕЕВ ЕВГЕНИЙ ИВАНОВИЧ (KZ); МАТВИЕВСКИЙ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ (UA)
Изобретатель:
Казеев Евгений Иванович, Казеев Аркадий Евгеньевич (KZ), Матвиевский Александр Николаевич, Матвиевский Николай Александрович, Лушниченко Владимир Николаевич (UA)
(74)
Представитель: Казеева А.Х. (KZ)
(57) Изобретение относится к автоматизированным техническим средствам, предназначенным для обучения и тренировки членов экипажей вертолётов, например, типа Ми-8МТВ-1 (Ми-17-1В), действиям в объеме их функциональных обязанностей по пилотированию, навигации и эксплуатации бортовых систем и оборудования вертолета, коммуникативной деятельности, эффективному взаимодействию в составе экипажа, в том числе и при наличии отказов, неисправностей и в особых случаях. В комплексном пилотажном тренажере экипажа вертолёта, содержащем смонтированный на системе подвижности имитатор кабины экипажа вертолёта с размещенными внутри него имитаторами приборов, индикаторов и органов управления, систему проекционной визуализации закабинной обстановки с блоком проекторов и со стационарным сферическим экраном проекции, внутри которого размещен имитатор кабины экипажа вертолета, рабочее место инструктора с программно-вычислительным комплексом, а также локальную вычислительную сеть и сетевые устройства, новым является то, что,в качестве системы подвижности комплексного пилотажного тренажера экипажа вертолета тренажер содержит три последовательно установленные одна на другой электромеханические платформы в виде вибрационной платформы, динамической платформы и платформы кругового вращения, вибрационная платформа выполнена с возможностью реализации трёх степеней свободы и с обеспечением вибрации имитатора кабины экипажа по поперечной, продольной и вертикальной осям, динамическая платформа выполнена в виде шести-степенной платформы с обеспечением имитации акселе-рационных нагрузок при изменении углов крена, курса и тангажа, а также при линейных смещениях имитатора кабины экипажа по вертикальной, продольной и поперечной осям, платформа кругового вращения выполнена в виде жестко прикрепленного к основанию помещения, в котором монтируется тренажер, погона кругового вращения с вращающимся контактным устройством, выполненным с возможностью передачи электропитания на собственный привод, на приводы динамической платформы и вибрационной платформы, а также в имитатор кабины экипажа; в имитаторе кабины экипажа вертолета расположены имитаторы панелей с автоматами защиты сети (АЗС), которые выполнены с модулями обеспечения управляемой имитации срабатывания штатных АЗС в зависимости от вводимых перед началом и в ходе тренировки неисправностей в защищаемых электросетях вертолета, а система проекционной визуализации закабин-ной обстановки выполнена в виде стационарного сферического экрана обратной проекции и проекторов, расположенных снаружи относительно этого экрана. Техническим результатом является повышение реалистичности создаваемых условий тренировок и привитие членам экипажей вертолетов адекватных навыков действий, особенно в нештатных ситуациях.
МПК 9 F41G3/00, G09B7/00, G09B9/00, G09B9/04
КОМПЛЕКСНЫЙ ПИЛОТАЖНЫЙ ТРЕНАЖЕР ЭКИПАЖА ВЕРТОЛЕТА
Изобретение относится к автоматизированным техническим средствам, предназначенным для обучения и тренировки членов экипажей вертолётов, например, типа Ми-8МТВ-1 (Ми-17-1 В), действиям в объеме их функциональных обязанностей по пилотированию, навигации и эксплуатации бортовых систем и оборудования вертолета, коммуникативной деятельности, эффективному взаимодействию в составе экипажа, в том числе и при наличии отказов, неисправностей и в особых случаях, в соответствии с Руководством по летной эксплуатации конкретного типа вертолета.
Известна интерактивная автоматизированная система имитационного моделирования в виде многофункционального тренажера, предназначенного для обучения и подготовки экипажей вертолетов типа Ми-8, содержащая локальную вычислительную сеть (далее - ЛВС), унифицированное рабочее место инструктора, комплекс унифицированных рабочих мест обучаемых, экран коллективного пользования, устройство ввода полетной информации и базу данных сценариев тренировок. Тренажер содержит программные модули реализации сценариев тренировок, объективного контроля действий обучаемых и объективного контроля действий инструктора [1].
Главным недостатком указанного многофункционального тренажера экипажей вертолетов типа Ми-8 является низкая реалистичность создаваемых условий тренировок, поскольку с его помощью возможно воздействовать лишь на тактильные (через органы управления), слуховые - (аудио, с помощью акустических устройств) и визуальные (через экран коллективного пользования) каналы восприятия обучаемых.
В качестве наиболее близкого аналога выбран вертолетный учебно-тренировочный комплекс для подготовки экипажей вертолетов типа Ми-8МТВ [2], в состав которого входит комплексный тренажер, включающий кабину экипажа вертолета (с рабочими местами членов экипажа, оснащенную имитаторами индикаторов
работы силовой установки, систем и оборудования вертолета, реальными органами управления), имитатор акустических шумов, рабочее место инструктора с системой видеонаблюдения, имитатор визуального окружения и цифровой вычислительный комплекс, содержащий модельный компьютер, компьютер инструктора, компьютер имитации акустических шумов, компьютеры и проекторы системы визуализации закабинной обстановки, соединенные между собой в локальную вычислительную сеть, а также стационарный экран прямой проекции в виде сегмента сферы.
Недостатками известного наиболее близкого аналога являются: отсутствие системы подвижности имитатора кабины экипажа для имитации акселерационных нагрузок, возникающих при движении вертолета на земле и в воздухе; отсутствие системы имитации вибраций, воздействующих на членов экипажа вертолета при различных режимах работы систем вертолета в разных условиях полета; невозможность имитации кругового вращения имитатора кабины экипажа вертолета, отсутствие имитации срабатывания автоматов защиты сетей (АЗС) вертолета при неисправностях в его электрических сетях. Указанные недостатки существенно снижают эффективность проводимых с его помощью тренировок, поскольку на вертолетных тренажерах без правильной имитации акселерационных эффектов, вибраций и круговых вращений имитатора кабины, а также без имитации срабатываний АЗС невозможно создать для обучаемых экипажей достаточно реалистичную динамическую обратную связь с работающими бортовым оборудованием, двигателями и винтами, которая критически важна для правильного управления вертолетом.
Кроме того, в наиболее близком аналоге отсутствует модуль автоматизированной диагностики технического состояния тренажера с дисплеем для отображения результатов технической диагностики и текущего технического состояния тренажера, которые бы обеспечивали бы максимальное сокращение времени на поиск и локализацию технических неисправностей и, тем самым, способствовали бы повышению интенсивности использования тренажера по назначению.
Задачей предлагаемого технического решения является создание комплексного пилотажного тренажера экипажа вертолета (далее - тренажера), предназначенного для
обучения и тренировки членов экипажей вертолётов в объеме их функциональных обязанностей по пилотированию, навигации и эксплуатации бортовых систем и оборудования вертолета (соответствующего типа, модификации и серии), коммуникативной деятельности и взаимодействию в составе экипажа (особенно при наличии отказов и неисправностей, в особых случаях и в аварийных ситуациях) путем введения в его состав новых элементов и установления эффективной взаимосвязи между всеми элементами тренажера, что будет содействовать повышению реалистичности создаваемых условий тренировок и, соответственно, привитию членам экипажей вертолетов более правильных (адекватных) навыков действий, особенно, в нештатных ситуациях.
Указанная задача решается тем, что в комплексном пилотажном тренажере экипажа вертолёта, содержащем смонтированный на системе подвижности имитатор кабины экипажа вертолёта (I) с размещенными внутри него имитаторами приборов, индикаторов и органов управления, систему проекционной визуализации закабинной (внекабинной) обстановки (V) с блоком проекторов (34) и со стационарным сферическим экраном проекции (35), внутри которого размещен имитатор кабины экипажа вертолета (I), рабочее место инструктора (VI) с программно-вычислительным комплексом, а также локальную вычислительную сеть (ЛВС) и сетевые устройства, новым является то, что, в качестве системы подвижности комплексного пилотажного тренажера экипажа вертолета тренажер содержит три последовательно установленные одна на другой электромеханические платформы в виде вибрационной платформы (II), динамической платформы (III) и платформы кругового вращения (IV), вибрационная платформа (II) выполнена с возможностью реализации трёх степеней свободы и с обеспечением вибрации имитатора кабины экипажа (I) по поперечной, продольной и вертикальной осям, динамическая платформа (III) выполнена в виде шестистепенной платформы с обеспечением имитации акселерационных нагрузок при изменении углов крена, курса и тангажа, а также при линейных смещениях имитатора кабины экипажа (I) по вертикальной, продольной и поперечной осям, платформа кругового вращения (IV) выполнена в виде жестко прикрепленного к основанию помещения, в котором
монтируется тренажер, погона кругового вращения с вращающимся контактным устройством, выполненным с возможностью передачи электропитания на собственный привод, на приводы динамической платформы (III) и вибрационной платформы (II), а также в имитатор кабины экипажа (I), в имитаторе кабины экипажа вертолета (I) расположены имитаторы панелей с автоматами защиты сети (АЗС), которые выполнены с модулями управляемой имитации срабатывания штатных АЗС в зависимости от вводимых перед началом и в ходе тренировки неисправностей в защищаемых электросетях вертолета, а система проекционной визуализации закабинной обстановки выполнена в виде стационарного сферического экрана обратной проекции (35) и проекторов (34), расположенных снаружи относительно этого экрана (35).
Рабочее место инструктора (VI) содержит программно-аппаратные средства, которые содержат программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), поддерживающие "зашивку" алгоритмов задания условий и реализации различных сценариев тренировок, объективного контроля и оценки действий обучаемых, диагностики и мониторинга технического состояния тренажера, а также имитации различных неисправностей и сбоев функционирования бортовых систем вертолета.
В имитаторе кабины экипажа вертолета (I) смонтированы имитаторы панелей с управляемыми АЗС (4), соединенные с ЛВС (55), цифровой сетью передачи данных внутри имитатора кабины экипажа (19) и устройством сопряжения (8), причем АЗС (4) выполнены в виде штатных АЗС имитируемого типа вертолета с наименьшим номинальным значением тока срабатывания.
Стационарный сферический экран обратной проекции (35) выполнен в виде прозрачной усеченной в основании сферы, с внешней стороны которой наклеена пленка обратной проекции, с диаметром, обеспечивающим беспрепятственные перемещения имитатора кабины экипажа вертолета (I) внутри этой сферы.
Динамическая платформа (III) выполнена в виде шестистепенной платформы по схеме Стюарта.
Вышеперечисленные признаки составляют сущность изобретения.
Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных
признаков изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Особенностью структуры и функционирования разработанного тренажера, который содержит в себе рабочее место инструктора (с программно-вычислительным комплексом, ПЛИС, различными базами данных и специальным программным обеспечением, средствами служебной связи и имитируемой радиосвязи с обучаемыми, модулями диагностики технического состояния тренажера и объективного контроля действий обучаемых), имитатор кабины экипажа вертолета (с имитаторами кабинного оборудования, которые по внешнему виду и расположению не отличаются от штатных приборов, индикаторов и органов управления в кабине экипажа вертолета конкретного типа, модификации и серии), размещенный на системе подвижности (состоящей из трехстепенной вибрационной платформы, к которой крепится имитатор кабины экипажа; шестистепенной динамической платформы, на которой через демпфирующие вставки установлена вибрационная платформа, платформы кругового вращения, к которой жестко прикреплено основание шестистепенной динамической платформы), систему визуализации закабинной обстановки (включающей проекторы и стационарный сферический экран обратной проекции, изготовленный в виде сферы, усеченной в основании таким образом, чтобы внутри сферы обеспечивались беспрепятственные перемещения имитатора кабины экипажа вертолета при максимальных ходах шестистепенной динамической платформы и при любой ориентации кабины в пространстве), сетевое оборудование тренажера, является следующее:
- реализована адекватная имитация акселерационных нагрузок по крену, курсу и тангажу, а также обеспечено вращение имитатора кабины экипажа вертолета вкруговую без ограничений, что существенно повышает реалистичность тренировок по управлению вертолётом, особенно при наличии отказов, неисправностей, особых случаев и аварийных ситуаций;
- обеспечена возможность имитации вибраций вертолета путем управляемых перемещений (с помощью специальной вибрационной платформы) имитатора кабины экипажа вертолета по вертикальной, поперечной и продольной осям с амплитудами и
-
частотами, соответствующими режимам вибрации, возникающим при различных условиях реального полета вертолета, что критически важно для правильного обучения вертолетных экипажей, поскольку штатные и нештатные (отказ, обледенение или повреждение несущих винтов) условия полета определяются субъективно через частоту и амплитуду ощущаемых вибраций;
- использована схема размещения имитатора кабины экипажа вертолета, смонтированного на описанной выше системе подвижности, внутри стационарного сферического экрана обратной проекции, что позволяет выполнять упражнения с разворотом имитатора кабины экипажа вертолета вкруговую с возможностью одновременного изменения ее крена и тангажа, а, следовательно, с более широким (чем в прототипе) обзором как верхней, так и нижней зоны виртуального пространства, имитирующего закабинную обстановку в поле видимости членов экипажа, без каких-либо затенений, характерных при использовании прямого проецирования изнутри сферического стационарного экрана, внутри которого размещен имитатор кабины экипажа вертолета на системе подвижности;
- проекторы (34) системы визуализации закабинной обстановки установлены в расчетных точках вне сферического экрана (35), выполненного в виде прозрачной усеченной сферы, с внешней стороны которой наклеена пленка обратной проекции, чем обеспечивается постоянная круговая проекция (включая купол сферы) изображения виртуального окружения, в котором находится вертолет в процессе тренировки.
- обеспечена полная имитация работы АЗС вертолета путем программно-аппаратного управления их срабатываниями при имитации соответствующих ситуаций в работе защищаемых электрических цепей в приборах и бортовых системах вертолета.
На фиг.1 показана структура комплексного пилотажного тренажера экипажа вертолета.
Тренажер включает в себя шесть (укрупненных) систем (обозначены на фиг. римскими цифрами I - VI): имитатор кабины экипажа (I), оборудованный панелями, пультами и щитками с программно управляемыми АЗС и размещенный на вибрационной платформе (II), установленной на динамической платформе (III), погон
кругового вращения (IV), на котором установлена динамическая платформа, проекционная система (V), а также рабочее место инструктора (VI), а также сетевое оборудование тренажера.
В имитаторе кабины экипажа (I) размещены следующие элементы и блоки: 1 -имитатор пилотажно-навигационных приборов; 2 - имитатор приборов контроля двигателя и отдельных систем вертолета; 3 - имитаторы органов управления вертолетом; 4 - имитаторы панелей с управляемыми АЗС; 5 - устройство сопряжения пилотажно-навигационных приборов; 6 - устройство сопряжения приборов контроля двигателя и отдельных систем вертолета; 7 - устройство сопряжения органов управления вертолетом; 8 - устройство сопряжения имитаторов панелей (4) с управляемыми АЗС; 9 - аудиосистема в имитаторе кабины экипажа; 10 - имитатор аппаратуры внутренней связи экипажа; 11 - аппаратура служебной связи тренажера; 12 - имитатор аппаратуры внешней (командной) радиосвязи; 13- устройство сопряжения аудиосистемы имитатора кабины экипажа; 14 - устройство сопряжения имитатора аппаратуры внутренней связи экипажа; 15 - устройство сопряжения аппаратуры служебной связи тренажера; 16- устройство сопряжения имитатора аппаратуры внешней (командной) радиосвязи; 17 - системный блок-резидент цифровой сети имитатора кабины экипажа; 18 - устройство сопряжения цифровой сети передачи данных внутри имитатора кабины экипажа с ЛВС тренажера; 19 - цифровая сеть передачи данных внутри имитатора кабины экипажа (I).
Вибрационная платформа (II) имеет три степени свободы и включает: 20 -устройство сопряжения блока управления вибрационной платформой; 21 - блок управления вибрационной платформой; 22 - приводы вибрационной платформы (3 шт.).
Динамическая (подвижная) платформа (III), имеющая шесть степеней свободы, выполнена, например, по схеме Стюарта [4], и включает: 23 - устройство сопряжения блока управления динамической платформой; 24 - блок управления динамической платформой; 25 - частотные преобразователи (в количестве шести шт.); 26 - приводы динамической платформы (в количестве шести шт.); 27 - датчики положения приводов динамической платформы (в количестве шести шт.).
Платформа кругового вращения (IV), на которой установлена динамическая платформа, состоит из следующих элементов и блоков: 28 - устройство сопряжения блока управления погоном кругового вращения; 29 - блок управления погоном кругового вращения; 30 - частотный преобразователь; 31 - привод погона кругового вращения; 32- погон кругового вращения с вращающимся контактным устройством;
33 - датчик положения привода погона кругового вращения.
Проекционная система визуализации (V) состоит из следующих элементов и блоков:
34 - блок проекторов; 35- стационарный сферический экран обратной проекции.
В рабочем месте инструктора (VI) размещены: 36 - системный блок-сервер тренажера; 37 - дисплей для отображения главного меню инструктора с подменю управления режимами работы тренажера, ввода данных об обучаемых, подготовки и выбора вариантов упражнений, редактирования упражнений, просмотра электронной карты и трехмерной модели местности, условий тренировки, просмотра выполненных упражнений; 38 - дисплей для отображения положения и состояния органов управления, приборов и индикаторов вертолета; 39 - дисплей для визуального контроля действий обучаемых внутри имитатора кабины экипажа; 40 - дисплей для отображения текущего положения вертолета в виртуальном пространстве с внешней камеры (с любой высоты и под любым ракурсом); 41 - дисплей для отображения результатов технической диагностики и текущего технического состояния тренажера, а также для управления неисправностями вертолетных систем в ходе тренировки; 42 - дисплей для управления имитацией внешней связи и управления служебной связью с экипажем; 43 -системные блоки - графические станции системы проекционной визуализации; 44 -системные блоки с программными модулями тренажера; 45 - системный блок управления режимами работы тренажера; 46 - оптический манипулятор; 47 -клавиатура; 48 - принтер; 49 - аппаратура связи в рабочем месте инструктора; 50 -аудиосистема в рабочем месте инструктора.
Программно-аппаратные средства рабочего места инструктора (VI) содержат ПЛИС, поддерживающие "зашивку" алгоритмов задания условий и реализации различных сценариев тренировок, объективного контроля и оценки действий обучаемых,
диагностики и мониторинга технического состояния тренажера, а также имитации различных неисправностей и сбоев функционирования бортовых систем вертолета.
К сетевому оборудованию тренажера относятся следующие элементы: 51 -большой экран коллективного пользования (выполненный в виде плазменной панели, жидкокристаллического монитора или проекционного экрана), предназначенный для наблюдения другими обучаемыми за ходом выполнения текущего упражнения, для подведения итогов занятия и просмотра записи выполнения любого упражнения; 52 -вращающееся контактное устройство; 53 - система электропитания тренажера; 54 -сеть трактов передачи видеосигналов; 55 - ЛВС тренажера; 56 - сеть трактов передачи акустических сигналов.
Тренажер используется следующим образом.
Исходные данные для выполнения упражнения, введенные инструктором со своего рабочего места с помощью клавиатуры (47) и оптического манипулятора (46) в главном меню тренажера на дисплее (37), подключенном к системному блоку управления режимами работы тренажера (45), передаются по ЛВС тренажера (55) на системный блок - сервер тренажера (36).
Посредством последнего рассчитывается трасса полета, скорость и ускорения, наклоны вертолета, высота полета над землёй, определяется положение всех объектов, рассчитываются результаты взаимодействия между различными объектами, земной и водной поверхностью в виртуальном пространстве.
Эти данные по ЛВС тренажера (55) с системного блока - сервера тренажера (36) передаются на системные блоки - графические станции тренажера (43), при помощи которых формируются изображения для проекционной системы визуализации. Эти изображения передаются по сети трактов передачи видеосигналов (54) на блок проекторов (34), формирующие на стационарном сферическом экране (35) круговое изображение виртуального пространства, видимое как бы из прозрачной кабины с точки обзора пилота (для одноместных вертолетов) или с компромиссной точки обзора, соответствующей середине условного отрезка между глазами пилотов (для вертолетов, в которых имеется возможность пилотирования с двух рабочих мест).
В соответствии со сценарием выполняемого упражнения информация и сигналы с системного блока - сервера тренажера (36) по ЛВС тренажера (55) через радиоканал и устройство сопряжения (18) поступают на системный блок - резидент цифровой сети имитатора кабины экипажа (17), посредством которого на основе этой информации вырабатывают и передают по цифровой сети передачи данных (19) внутри имитатора кабины экипажа (I) сигналы на устройства сопряжения (5) - (8), (20), (23) и (28).
На основе полученных данных посредством устройств сопряжения (5) - (8), (20), (23) и (28) вырабатываются команды управления работой имитатора пилотажно-навигационных приборов (1), имитатора приборов контроля двигателя и отдельных систем вертолета (2), имитатора органов управления вертолетом (3), имитатора панелей с программно-управляемыми АЗС (4), а также для управления платформами (II), (III) и (IV) системы подвижности тренажера (в случае ее использования в текущем упражнении).
Указанные имитаторы приборов и органов управления изменяют текущие показания и положения в соответствии с имитируемыми режимами работы бортовых систем вертолета и управляющими воздействиями обучаемых членов экипажа на органы управления вертолета, обеспечивают имитацию внешней и внутренней связи экипажа вертолета, а также служебную связь инструктора экипажа.
В вибрационной платформе (II) в соответствии с сигналами управления, поступающими от устройства сопряжения (20) с помощью сигналов, поступающих от блока управления (21), изменяют амплитуду и частоту напряжения питания трех электромеханических приводов (22). В результате перемещения приводов (22) имитатор кабины экипажа вертолета (I) перемещается по вертикальной, продольной и поперечной осям с частотой и амплитудой, соответствующими имитируемой вибрации вертолета.
В динамической платформе (III) в соответствии с сигналами управления, поступающими через устройство сопряжения динамической платформы (23) на блок управления (24), который через частотные преобразователи (25), управляет приводами (26) динамической платформы. Датчики положения приводов (27) контролируют и
выдают в блок управления (24) в качестве сигналов обратной связи параметры текущего положения каждого привода динамической платформы.
В результате перемещения приводов динамической платформы имитатор кабины экипажа вертолета (I) наклоняется и перемещается внутри сферического проекционного экрана в соответствии с имитируемыми ускорениями и наклонами вертолета. Из шести приводов динамической платформы три обеспечивают имитацию угловых ускорений вертолета по курсу, крену и тангажу, а три другие - имитацию продольных, поперечных и вертикальных ускорений вертолета в ходе тренировки.
В платформе кругового вращения (IV) в соответствии с сигналами управления, поступающими от устройства сопряжения (28), с помощью сигналов, поступающих от блока управления (29), через частотные преобразователи (30) подаются команды управления на привод погона кругового вращения (31).
Привод погона приводит в движение погон кругового вращения (32). Датчик положения привода (33) контролируют и выдают в качестве сигналов обратной связи параметры текущего положения платформы кругового вращения в блок управления (29). В результате перемещения погона (32) имитатор кабины экипажа вертолета (I) вращается вокруг своей вертикальной оси со скоростью, соответствующей имитируемому вращению вертолета или затяжному маневру вертолета по курсу.
В соответствии с действиями обучаемых и вводимыми с рабочего места инструктора (VI) неисправностями систем и приборов вертолета изменяется состояние имитатора пилотажно-навигационных приборов (1), имитатора приборов контроля двигателя и отдельных систем (2), имитатора органов управления вертолетом (3), имитатора панелей с программно-управляемыми АЗС (4). Кроме того, обеспечивается поддержание внутренней, внешней (командной) и служебной связи инструктора с экипажем.
Сигналы от указанных имитаторов поступают через соответствующие устройства сопряжения (5-8) в которых они обрабатываются и по цифровой сети передачи данных (19) передаются на системный блок-резидент (17) имитатора кабины экипажа (I), откуда информация по радиоканалу передается через ЛВС тренажера (55) в системный блок
сервер тренажера (36) для расчета имитируемых параметров движения и внутреннего состояния вертолета на следующем шаге моделирования в ходе выполнения упражнения.
Внешние и внутренние шумы и звуки, сформированные системным блоком -сервером тренажера (36), в соответствии с имитируемыми режимами движения вертолета и режимами работы его бортового оборудования, а также речевые сообщения, которыми обмениваются члены экипажа по имитируемой системе внутренней связи вертолета (и слышны инструктору), переговоры по имитируемой системе внешней связи экипажа, а также по служебной связи тренажера по сети передачи акустических сигналов (56) передаются через устройства сопряжения (13) - (16) в аудиосистему имитатора кабины экипажа (9), в имитатор аппаратуры внутренней связи экипажа (10), в имитатор аппаратуры внешней (командной) радиосвязи (12), в аппаратуру служебной связи тренажера (11) и в аппаратуру связи в рабочем месте инструктора (49), а также в акустическую систему рабочего места инструктора (50).
На этапе подготовки тренировки инструктор на своем рабочем месте, соединенном с системным блоком (45) управления режимами работы тренажера, в главном меню с помощью оптического манипулятора (46) на экране дисплея (37) проводит следующие операции на электронных текстовых и графических документах:
а) выбирает тип упражнения, время дня, года, погодные условия, тип местности. В подменю выбора номера упражнения оптическим манипулятором (46) на экране дисплея (37) руководитель выбирает из базы ранее записанных упражнений номер нужного для данной тренировки упражнения.
В подменю редактирования упражнений на экране дисплея (37) инструктор оптическим манипулятором (46) и с помощью клавиатуры (47) изменяет тип и расположение объектов на местности, их количество, цвет, время появления, скорость движения, маршрут и профиль полета (движения).
В подменю условий выполнения упражнений инструктор вводит погодные условия посредством шкал температуры, скорости и направления ветра, давления воздуха, вида и интенсивности метеоосадков, характеристик облачности;
б) вводит данные об обучаемых. В подменю ввода данных об обучаемых с
помощью клавиатуры (47) инструктор вносит в соответствующие поля на экране
дисплея (37) фамилии, имена и отчества обучаемых, реквизиты организаций или
подразделений, из которых они прибыли. Эти данные используются при последующем
выставлении оценки, для ведения базы данных обучаемых, формирования отчетов и их
печати на принтере (48);
в) ставит задачи обучаемым. Используя электронную карту местности на
большом экране коллективного пользования (51), инструктор знакомит обучаемых с
условиями выполнения упражнения, размещением объектов, оценочными показателями,
временем на выполнение упражнения.
После ввода всех исходных данных на экране дисплея (37) в форме электронных текстовых и графических документов, инструктор контролирует занятие обучаемыми членами экипажа вертолета своих рабочих мест в имитаторе кабины экипажа (I) и начинает выполнение упражнения.
Динамическая платформа (III) (в случае ее использования в ходе данной тренировки) плавно поднимается в свое нейтральное положение.
На сферическом экране (35) проекционной системы (V), а также на соответствующих дисплеях рабочего места инструктора отображаются местность, наземные и воздушные объекты, видимые с компромиссной точки зрения внутри имитатора кабины экипажа вертолета.
Во время выполнения упражнения инструктора может постоянно контролировать на экранах дисплеев своего рабочего места (VI) общую работоспособность тренажера по состоянию контрольного индикатора и по сообщениям программы в главном меню тренажера. Инструктор непрерывно контролирует действия обучаемых с помощью видеотрансляции на экране дисплея (39) ситуации внутри имитатора кабины экипажа, а также по отображению на экране дисплея (38) текущего положения приборов и органов управления в имитаторе кабины экипажа, а также по положению вертолёта на электронной карте местности и в трехмерном виртуальном пространстве на экране дисплея (40).
Во время выполнения упражнения вибрационная платформа (II) (в случае ее использования в данном упражнении) создает колебания имитатора кабины экипажа (I), соответствующие имитируемым режимам работы агрегатов и систем вертолета.
Блок проекторов (34) создает круговое изображение виртуального пространства на сферическом экране (35).
Во время выполнения упражнения инструктор имеет возможность с помощью оптического манипулятора (46) и клавиатуры (47) давать вводные [3] о неисправностях приборов и бортовых систем вертолёта. Обучаемые, не участвующие в данной тренировке, наблюдают на большом экране коллективного пользования (51) за действиями обучаемых, находящихся в имитаторе кабины экипажа (I).
Инструктор посредством служебной связи тренажера обращает внимание на допущенные ошибки и неправильные действия обучаемых. Ошибки обучаемых автоматически фиксируются и записываются программой тренажера.
После завершения упражнения, при необходимости, происходит повторный показ записи выполненного упражнения на экране коллективного пользования (51), проводится разбор допущенных ошибок, объявляется оценка, которая фиксируется в электронной форме в протоколе и распечатывается на принтере (48).
В программу тренажера встроены модули, при помощи которых автоматически фиксируются ошибочные действия обучаемых, нарушающих правила руководств по летной и технической эксплуатации вертолёта (конкретного типа, модификации и серии), и выдаются сообщения об этом инструктору на экранах дисплея (37).
В тренажер встроена сеть электропитания тренажера (53), которая обеспечивает включение и выключение систем тренажера, питание их стабилизированным однофазным напряжением 220В, 50Гц, бесперебойное питание системных блоков тренажера в течение 10 минут после пропадания напряжения во внешней питающей электросети.
Комплексный пилотажный тренажер экипажа вертолёта, в зависимости от потребности, может использоваться для выполнения тренировок как в составе полного экипажа вертолёта, так и в сокращенном составе. Данный тренажер можно использовать
также в качестве пилотажного тренировочного устройства или пилотажно-навигационного тренажера (без включения системы подвижности и при проецировании закабинного пространства только на сегмент сферического экрана, видимый из неподвижной кабины экипажа вертолета) и в качестве процедурного тренажера (без включения систем подвижности и проекционной системы визуализации закабинного пространства).
Использование разработанного тренажера позволяет решать следующие задачи: а) отработку и закрепление навыков использования всего штатного оборудования вертолёта; б) начальное обучение и совершенствование навыков управления вертолётом в полетах над различной местностью, в разных условиях метеовидимости и в различных режимах; в) объективную оценку действий обучаемых; г) моделирование в упражнениях таких условий полета и отказов бортовых приборов и систем вертолета, которые недостижимы другими методами в реальных учебных полетах; д) слаживание экипажей вертолётов в условиях, максимально приближенных к реальным полетным условиям.
Таким образом, повышение эффективности использования пилотажного тренажера экипажа вертолета в сравнении с ближайшим аналогом достигается за счет обеспечения максимальной реалистичности условий тренировочных полетов и имитацией невозможных в реальных учебных полетах ситуаций. Апробация тренажера была успешно проведена в киевском НПО "Энергия 2000" (Украина) в 2011-2012г.г. и в алматинском ТОО "Алматыэнергосервис" (Республика Казахстан) в 2012 году.
Источники информации
1. Патент RU №2087037, МПК 8 G09B9/08. Опубл. 10.08.1997, бюл.№25.
2. Патент UA № 77605, МПК G09B 9/02. Опубл. 15.12.2006, бюл. № 12.
3. Словарь военных терминов (http://military_terms.acadernic.ru/).
4. D. Stewart, A Platform with Six Degrees of Freedom, UK Institution of Mechanical Engineers Proceedings 1965-66, Vol 180, Pt 1, No 15.
Заявители: Казеев E.A., Матвиевский A.H.
Подпись заявителей по доверенности:
Казеева А.Х.
Формула изобретения
1. Комплексный пилотажный тренажер экипажа вертолёта, содержащий смонтированный на системе подвижности имитатор кабины экипажа вертолёта (I) с размещенными внутри него имитаторами приборов, индикаторов и органов управления, систему проекционной визуализации закабинной обстановки (V) с блоком проекторов (34) и со стационарным сферическим экраном проекции (35), внутри которого размещен имитатор кабины экипажа вертолета (I), рабочее место инструктора (VI) с программно-вычислительным комплексом, а также локальную вычислительную сеть (ЛВС) и сетевые устройства, отличающийся тем, что, в качестве системы подвижности комплексного пилотажного тренажера экипажа вертолета тренажер содержит три последовательно установленные одна на другой электромеханические платформы в виде вибрационной платформы (II), динамической платформы (III) и платформы кругового вращения (IV), вибрационная платформа (И) выполнена с возможностью реализации трёх степеней свободы и с обеспечением вибрации имитатора кабины экипажа (I) по поперечной, продольной и вертикальной осям, динамическая платформа (III) выполнена в виде шестистепенной платформы с обеспечением имитации акселерационных нагрузок при изменении углов крена, курса и тангажа, а также при линейных смещениях имитатора кабины экипажа (I) по вертикальной, продольной и поперечной осям, платформа кругового вращения (IV) выполнена в виде жестко прикрепленного к основанию помещения, в котором монтируется тренажер, погона кругового вращения с вращающимся контактным устройством, выполненным с возможностью передачи электропитания на собственный привод, на приводы динамической платформы (III) и вибрационной платформы (II), а также в имитатор кабины экипажа (I), в имитаторе кабины экипажа вертолета (I) расположены имитаторы панелей с автоматами защиты сети (АЗС), которые выполнены с модулями управляемой имитации срабатывания штатных АЗС в зависимости от вводимых перед началом и в ходе тренировки неисправностей в защищаемых электросетях вертолета, а система проекционной визуализации закабинной обстановки
выполнена в виде стационарного сферического экрана обратной проекции (35) и проекторов (34), расположенных снаружи относительно этого экрана (35).
2. Комплексный пилотажный тренажер по п.1, отличающийся тем, что, рабочее место инструктора (VI) содержит программно-аппаратные средства, которые содержат программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), поддерживающие "зашивку" алгоритмов задания условий и реализации различных сценариев тренировок, объективного контроля и оценки действий обучаемых, диагностики и мониторинга технического состояния тренажера, а также имитации различных неисправностей и сбоев функционирования бортовых систем вертолета.
3. Комплексный пилотажный тренажер по п.1, отличающийся тем, что, в имитаторе кабины экипажа вертолета (I) смонтированы имитаторы панелей с управляемыми АЗС (4), соединенные с ЛВС (55), цифровой сетью передачи данных внутри имитатора кабины экипажа (19) и устройством сопряжения (8), причем АЗС (4) выполнены в виде штатных АЗС имитируемого типа вертолета с наименьшим номинальным значением тока срабатывания.
4. Комплексный пилотажный тренажер по п.1, отличающийся тем, что, стационарный сферический экран обратной проекции (35) выполнен в виде прозрачной усеченной в основании сферы, с внешней стороны которой наклеена пленка обратной проекции, с диаметром, обеспечивающим беспрепятственные перемещения имитатора кабины экипажа вертолета (I) внутри этой сферы.
5. Комплексный пилотажный тренажер по п.1, отличающийся тем, что, динамическая платформа (III) выполнена в виде шестистепенной платформы по схеме Стюарта.
Заявители: Казеев Е.А., Матвиевский А.Н.
Подпись заявителей по доверенности:
Казеева А.Х.
Комплексный пилотажный тренажер экипажа вертолёта
-> 13 > 9
т-*~ 16 щ > • 12
(II)
(HI)
~7~
(IV)
(V)
(VI)
71 Г
41 Ч-
42 *
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42 Патентной инструкции к ЕАПК)
Номер евразийской заявки: 201201605
Дата подачи: 24 декабря 2012 (24.12.2012)
Дата испрашиваемого приоритета:
Название изобретения: Комплексный пилотажный тренажер экипажа вертолета
Заявитель:
КАЗЕЕВ Евгений Иванович и др.
П Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) 1 1 Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
G09B9/46 (2006.01)
Согласно международной патентной классификации (МПК)
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
G09B 9/00, 9/02, 9/08, 9/12, 9/30, 9/44, 9/46
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
RU 2367026 С1 (ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ЦЕНТР ТРЕНАЖЕРОСТРОЕНИЯ И ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА") 10.09.2009, с. 7, строка 28 - с. 8, строка 30, фиг. 2
1-5
WO 2011/144228 Al (MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSEN-SCHAFTEN E.V. et al.) 24.11.2011, с. 3, строка 16 - с. 6, строка 25, фиг. 1-7
1-5
ЕР 0576427 Bl (REDIFFUSION SIMULATION LIMITED) 24.07.1996, с. 4, строки 11-29, с. 4, строка 48 - с. 7, строка 8, фиг. 1-15
1-5
ЕР 2246832 Al (EUROCOPTER DEUTSCHLAND GMBH) 03.11.2010, параграфы [0008] -[0010],[0024]-[0032], фиг. 1-3
1-5
| | последующие документы указаны в продолжении г рафы В
| | данные о патентах-аналогах указаны в приложении
* Особые категории ссылочных документов:
"А" документ, определяющий общий уровень техники
"Е" более ранний документ, но опубликованный на дату подачи евразийской заявки или после нее
"О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке
"Т" более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения
"X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень,
взятый в отдельности "Y" документ, имеющий наиболее близкое отнош(
поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с
другими документами той же категории " &" документ, являющийся патентом-аналогом "L" документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска:
14 июня 2013 (14.06.2013)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 123995,Москва, Г-59, ГСП-5, Бережковская наб., 30-1. Факс: 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо :
Т.Владимирова
Телефон № (499) 240-2591
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)
(I)