Обучающее устройство

 

Полезная модель относится к области космической техники и может применяться на тренажерах пилотируемых космических аппаратов (ПКА), оборудованных электронными системами отображения и оптическими средствами наблюдения. Учитывая всю сложность космического полета экипажа по программе МКС и соответственно программы подготовки экипажей по данной программе, необходимо процесс обучения космонавтов вести на тренажерах с высокими техническими характеристиками и функциональными возможностями, с высокой степенью соответствия реальному космическому полету.Наиболее близким к полезной модели является «Комплексное обучающее устройство», описанное как полезная модель - Патент 81361 от 10.03.2009 г., Авторы: Суворов А.П., Терехов В.В. и др. Комплексное обучающее устройство - Патент 81361 позволяет проводить комплексное обучение космонавтов: поэтапное, включая этапы первоначального обучения, предтренажерного и заключительного этапа, когда воспроизводятся условия полного, так называемого сквозного космического полета, начиная с выведения, с физическим воздействием перегрузки на космонавта; полета по орбите с выполнением управляемых режимов ориентации, сближения, причаливания, стыковки и расстыковки в условиях физического воздействия невесомости, и спуск с орбиты с физическим воздействием перегрузки. Однако на данном обучающем устройстве не учитываются индивидуальные психофизиологические показатели, длительность пребывания космонавтов в невесомости. На заключительном этапе подготовки экипажа к полету с воздействием перегрузки на оператора в динамическом режиме работы тренажера (с вращением центрифуги) на этапе управляемого спуска необходимо эти факторы учитывать. Целью предлагаемой полезной модели является обеспечение наиболее качественного обучения космонавтов на обучающем устройстве на этапе управляемого спуска с учетом психофизиологического состояния оператора. Поставленная цель достигается тем, что к наиболее близкому к комплексному обучающему устройству, укрупнено содержащий пульт космонавта, модель системы управления бортовым комплексом, модель датчиков, модель движения космического корабля, ручку управления спуском (РУС), модель системы управления спуском, модель системы исполнительных органов, пульт контроля и управления тренировкой, систему управления центрифугой, кабину центрифуги, дополнительно вводятся блок функционального состояния, блок корректировки перегрузки, вычислитель перегрузки. Динамический тренажер управляемого спуска на базе центрифуги ЦФ-18 введен в действие в 2007 году в ФГБУ «НИИЦПК имени Ю.А.Гагарина» и в настоящее время на нем проводятся обучение и подготовка космонавтов и экипажей по международной программе МКС.

Полезная модель относится к области космической техники и может применяться на тренажерах пилотируемых космических аппаратов (ПКА), оборудованных электронными системами отображения и оптическими средствами наблюдения.

Учитывая всю сложность программы космического полета экипажа по программе МКС и соответственно программы подготовки экипажей по данной программе, процесс обучения космонавтов необходимо вести на тренажерах с высокими техническими характеристиками и функциональными возможностями, с высокой степенью соответствия реальному космическому полету.

Наиболее близким к полезной модели является «Комплексное обучающее устройство», описанное как полезная модель - Патент 81361 от 10.03.2009 г., Авторы: Суворов А.П., Терехов В.В. и др.

Комплексное обучающее устройство - Патент 81361 позволяет проводить комплексное обучение космонавтов: поэтапное, включая этапы первоначального обучения, предтренажерного и заключительного этапа, когда воспроизводятся условия полного, так называемого сквозного космического полета, начиная с выведения, с физическим воздействием перегрузки на космонавта; полета по орбите с выполнением управляемых режимов ориентации, сближения, причаливания, стыковки и расстыковки в условиях физического воздействия невесомости, и спуск с орбиты с физическим воздействием перегрузки. Однако на данном комплексном обучающем устройстве не учитываются индивидуальные психофизиологические показатели операторов, не учитывается фактор длительного пребывания космонавтов в невесомости. На заключительном этапе подготовки экипажа к полету с воздействием перегрузки на оператора в динамическом режиме работы тренажера (с вращением центрифуги) на этапе управляемого спуска необходимо учитывать эти факторы.

Целью предлагаемой полезной модели является обеспечение наиболее качественного обучения космонавтов на обучающем устройстве на этапе управляемого спуска с учетом психофизиологического состояния человека.

Поставленная цель достигается тем, что к наиболее близкому к комплексному обучающему устройству, укрупнено содержащий пульт космонавта, модель системы управления бортовым комплексом, модель датчиков, модель движения космического корабля, ручку управления спуском (РУС), модель системы управления спуском, модель системы исполнительных органов, пульт контроля и управления тренировкой, систему управления центрифугой, кабину центрифуги, дополнительно вводятся блок функционального состояния, блок корректировки перегрузки, вычислитель перегрузки.

На фиг.1 представлена структурная схема полезной модели.

На фиг.1 обозначены:

1 - пульт космонавта;

2 - модель системы управления бортовым комплексом;

3 - модель движения космического корабля;

4 - модель датчиков;

5 - ручка управления спуском (РУС);

6 - модель системы управления спуском;

7 - модель исполнительных органов;

8 - пульт контроля и управления тренировкой;

9 - система управления центрифугой;

10 - кабина центрифуги;

11 - блок функционального состояния;

12 - блок корректировки перегрузки;

13 - вычислитель перегрузки.

Полезная модель содержит пульт контроля и управления тренировкой 8, второй выход которого соединен с первым входом модели движения космического корабля 3, второй выход которой соединен с входом модели датчиков 4, выход которой соединен с первым входом модели системы управления спуском 6, третий выход которой соединен с входом модели исполнительных органов 7, выход которой соединен с третьим входом модели движения космического корабля 3, а ручка управления спуском (РУС) соединена с четвертым входом модели системы управления спуском 6, второй выход которой соединен с четвертым входом вычислителя перегрузки 13, третий выход которого соединен с входом модели системы управления бортовым комплексом 2, выход которого соединен с входом пульта космонавтов 1, выход которого соединен с третьим входом пульта контроля и управления тренировкой 8, первый выход которого соединен с входом блока функционального состояния 11, выход которого соединен с входом блока корректировки перегрузки 12, выход которого соединен со вторым входом вычислителя перегрузки 13, первый выход которого соединен с входом системы управления центрифугой 9, выход которой соединен с входом кабины центрифуги 10.

Блок функционального состояния 11 производит сортировку группы обучающихся по следующим индивидуальным показателям:

- показатель учитывающий индивидуальное психофизиологическое состояние,

- показатель учитывающий длительность орбитального полета.

В блоке корректировки перегрузки 12 производится вычисление корректирующего элемента перегрузки - вклада в коррекцию текущей перегрузки за счет учета индивидуального психофизиологического состояния (ПС) обучающего nфун.:

nфун.=Fi(ПС);

где: Fi(ПС) - функциональная зависимость вклада в коррекцию текущей перегрузки для каждого отдельного обучающего в зависимости от его психофизиологического состояния, определенного врачом функциональной диагностики. Данная поправка поступает в вычислитель перегрузки.

Второй показатель, учитывающий длительность орбитального полета, имеет более сложный характер воздействия на космонавта. В послеполетном отчете космонавты отмечают, что после длительного пребывания на орбите, выполнения программы полета и адаптации организма к невесомости, перегрузка на участке управляемого спуска переносится более «жестко» чем на тренажере в динамическом режиме работы тренажера. Учитывая это объективно существующее обстоятельство в блоке коррекции перегрузки производится вычисление корректирующего элемента - добавки в коррекцию текущей перегрузки за счет учета влияния длительности орбитального полета nдлит

nорбит=Fi(t),

где: Fi(t) - функциональная зависимость вклада в коррекцию текущей перегрузки для каждого отдельного обучающего в зависимости от длительности орбитального полета, определенного инструктором. Данная поправка поступает в вычислитель перегрузки.

Вычислитель перегрузки 13 производит вычисление перегрузки с учетом корректирующих элементов для динамического режима работы тренажера. В статическом режиме работы тренажера управляющая перегрузка поступает на пульт космонавтов через модель системы управления бортовым комплексом. В статическом режиме работы тренажера (без вращения центрифуги) космонавт осуществляет управление спуском космического корабля по информации, выводимой на пульт космонавтов, определенный далее как визуальный канал восприятия информации:

«система управления спуском - пульт космонавтов - оператор».

n=nтек.;

где: n - управляющая перегрузка,

nтек. - текущая перегрузка, вычисленная в системе управления спуском,

В динамическом режиме работы тренажера (с вращением центрифуги) космонавт осуществляет управление спуском космического корабля по опорной кривой спуска на формате «РУС», на котором представлена зависимость «полетное время - кажущаяся скорость», выводимой на пульт космонавтов и при этом испытывает физическое воздействие перегрузки на свой организм. Воздействие перегрузки на оператора необходимо с высокой точностью воспроизводить на тренажере в процессе тренировок космонавтов, так как при управлении спуском космонавт перегрузку использует как дополнительный канал информации. Канал «система управления спуском - система управления центрифугой - центрифуга-оператор», определенный как канал субъективного ощущения перегрузки. Управляющая перегрузка рассчитывается по разным алгоритмам для визуального канала и канала субъективного ощущения перегрузки. Для управления центрифугой управляющая перегрузка имеет следующий вид:

n=nтек.+ nорбит+nфун,

где: n - управляющая перегрузка,

nтек - текущая перегрузка, вычисленная в системе управления спуском,

nорбит - корректирующий элемент, учитывающий влияние орбитального полета.

nфун - корректирующий элемент, учитывающий функциональное

состояние космонавта.

По визуальному каналу управление спускаемым аппаратом осуществляется по перегрузке, вычисленной в системе управления спуском и выведенной на пульт космонавтов текущего значения перегрузки nтек без коррекции, т.е.: n=nтек.

В динамическом режиме работы тренажера (с вращением центрифуги) при управлении спуском транспортного корабля «Союз» значение перегрузки, поступающей на управление центрифуги по каналу субъективного ощущения перегрузки превышает значение перегрузки, поступающей на пульт космонавтов, на величину nорбит, задаваемой инструктором, тем самым создаются условия «жесткости» ощущения перегрузки на тренажере при спуске и учитывается фактор длительности орбитального полета.

Динамический тренажер управляемого спуска на базе центрифуги ЦФ-18 введен в действие в 2007 году в ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А.Гагарина» и в настоящее время на нем проводятся обучение и подготовка космонавтов и экипажей по международной программе МКС.

Обучающее устройство, содержащее модель движения космического корабля, модель датчиков, модель системы управления спуском, модель исполнительных органов, ручку управления спуском, модель системы управления бортовым комплексом, пульт космонавтов, систему управления центрифугой, кабину центрифуги, пульт контроля и управления тренировкой, второй выход которого соединен с первым входом модели движения космического корабля, второй выход которой соединен с входом модели датчиков, выход которой соединен с первым входом модели системы управления спуском, третий выход которой соединен с входом модели исполнительных органов, выход которой соединен с третьим входом модели движения космического корабля, ручка управления спуском соединена с четвертым входом модели системы управления спуском, а выход модели системы управления бортовым комплексом соединен с входом пульта космонавтов, выход которого соединен с третьим входом пульта контроля и управления тренировкой, выход системы управления центрифугой соединен с входом кабины центрифуги, отличающееся тем, что дополнительно введены блок функционального состояния, блок корректировки перегрузки, вычислитель перегрузки, четвертый вход которого соединен со вторым выходом модели системы управления спуском, первый выход пульта контроля и управления тренировкой соединен с входом блока функционального состояния, выход которого соединен с входом блока корректировки перегрузки, выход которого соединен с входом вычислителя перегрузки, первый выход которого соединен с входом системы управления центрифуги, а третий выход вычислителя перегрузки соединен с входом модели системы управления бортовым комплексом.



 

Наверх