Квазивиртуальный многофункциональный тренажер по бытовым холодильным приборам

Квазивиртуальный многофункциональный тренажер по бытовым холодильным приборам относится к холодильной технике и может быть использован в интерактивном режиме как средство обучения, при проектировании, изготовлении, испытаниях, эксплуатации и ремонте, модернизации и утилизации бытовых холодильных приборов в совокупности с их виртуальными аналогами.

Технический результат достигается за счет оснащения тренажера элементами холодильного прибора и средствами для демонстрации его работы, имитации и поиска неисправностей, изучения технологических операций, измерения и регистрации температуры, давления, влажности в подсистемах холодильного прибора и окружающей среды, силы электрического тока, напряжения, расхода электроэнергии, отличающийся тем, что тренажер оснащен реальным бытовым прибором, устанавливаемым на поворотную плиту и его виртуальным аналогом, размещенным в персональном компьютере тренажера или в сети Internet, причем к компьютеру подключены средства по измерению температурных полей, шума, времени, вводу и обработке на соответствие измеренных значений параметров технического состояния реального прибора и аналогичных параметров виртуального прибора посредством соответствующего программного обеспечения, включающего методики, базы данных, алгоритмы использования тренажера и принятия решений и интерактивных электронных технических руководств тренажера и холодильных приборов, содержащих блоки диагностики приборов и используемых как при обучении, так и, дополнительно, при их проектировании, изготовлении, испытании, модернизации, утилизации.

Технический результат достигается за счет оснащения тренажера реальным бытовым прибором и его виртуальным перспективным аналогом, интерактивными техническими руководствами холодильных приборов, с блоками диагностики, и тренажера, электронные версии которых размещены в персональном компьютере тренажера, к которому подключены средства по измерению и вводу значений параметров технического состояния реального прибора, сеть Internet и который снабжен соответствующим программным обеспечением, в том числе с методиками, базами данных, алгоритмами использования тренажера и принятия решений на конкретных этапах жизненного цикла холодильного прибора.

Полезная модель относится к холодильной технике, а именно к тренажерам и может быть использована в интерактивном режиме как средство обучения, при проектировании, изготовлении, испытаниях, эксплуатации и ремонте, модернизации и утилизации в области бытовых холодильных приборов.

Известны тренажеры в области холодильной техники различного назначения, например по холодильным рефрижераторным установкам, по бытовым компрессионным холодильникам. В зависимости от сложности и характера решаемых задач тренажеры подразделяются на одно- и многофункциональные, на тренажеры первого-пятого поколений.

Так, известен тренажерный комплекс (пятого поколения) по холодильным установкам (Транзас электронные технологии [Электронный ресурс]: Тренажеры холодильных установок - Режим доступа: http://www.transas.ru/products/simulators/rps - 11.02.2010, свободный), который является средством обучения, отработки навыков и проверки знаний персонала, обслуживающего рефрижераторные установки и может быть использован на судах рыбопромыслового, морского, речного флотов, в пищевой и других отраслях промышленности, а также на автомобильном и железнодорожном транспорте.

Тренажеры этого типа работают и используются с применением ПЭВМ, предназначены для решения задач по анализу и эксплуатации холодильных установок с элементами анимации; они имеют блоки активного изучения и отработки схем и фрагментов устройства и работы холодильных установок.

Недостатком таких тренажеров является их однофункциональность (функция обучения), а достоинством - интерактивный характер представления, анализа информации, в том числе виртуальной, и, на этой основе, принятия решений.

Известны тренажеры по бытовым холодильным приборам, например, тренажер по обслуживанию холодильных установок бытового назначения KR-101 ([Электронный ресурс]: Тренажер для подготовки слесарей по обслуживанию холодильных установок KR-101. - Режим доступа: http://www.e-import.ru/index.php?page=147 - 11.02.2010, свободный).

Тренажер KR-101 предназначен для подготовки специалистов по обслуживанию бытовых холодильных приборов и состоит из средств визуализации, компрессора, конденсирующего узла с естественным охлаждением хладагента R-134a, испарителя прямого расширения, капиллярного контроллера хладагента с функцией измерения давления смеси, напряжения и силы тока и температуры, и индикатора с цифровым дисплеем и термопар.

К недостаткам тренажера KR-101 относятся: функциональная ограниченность (функция обучения), представление холодильника лишь отдельными его подсистемами, отсутствие виртуальной составляющей с базами данных аналогов.

Наиболее близким к полезной моделе аналогом является стенд-тренажер по бытовым холодильным приборам (Учебная техника и наглядные пособия [Электронный ресурс]: Тренажерно-диагностический комплекс «Холодильник-2» - Режим доступа: http://uchteh.ru/vus/6558/6565.html - 11.02.2010, свободный).

Стенд-тренажер «Холодильник-2» предназначен для демонстрации работы двухкамерного компрессионного холодильника с размещенными на вертикальной панели рабочего стола узлами холодильного агрегата и приборами для измерения температуры, давления, влажности, тока, напряжения, расхода электроэнергии, смотрового стекла, вентилей, металлического теплоизолированного шкафа. Кроме демонстрации работы холодильника стенд-тренажер предназначен для выполнения таких функций:

- изучение технологических операций, используемых при эксплуатации и ремонте двухкамерных холодильников;

- имитация и поиск неисправностей в схеме холодильника;

- регистрация данных о хладагенте для определения параметров узлов холодильника.

К недостаткам прототипа относятся его однофункциональность (функция обучения при подготовке специалистов-ремонтников) и отсутствие виртуальной составляющей на базе ПЭВМ с соответствующими базами данных по холодильным приборам для поиска, хранения, сравнительной обработки информации и, на их основе, принятия решений.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание устройства, а именно тренажера, использование которого позволило бы в интерактивном режиме формировать, оценивать и поддерживать заданное техническое состояние реальных образцов бытовых холодильных приборов в процессе их жизненного цикла посредством достижения соответствия их параметров, показателей параметрам и показателям более совершенных из известных виртуальных образцов - аналогов.

Как следует из поставленной задачи, это устройство должно быть многофункциональным по таким признакам, как возможность его интерактивного использования на различных стадиях жизненного цикла (при проектировании, производстве, испытаниях, эксплуатации и ремонте, утилизации) бытовых холодильных приборов различными специалистами на стадиях их подготовки и профессиональной деятельности.

Данная задача решается тем, что квазивиртуальный многофункциональный тренажер по холодильным приборам содержит рабочий стол, размещенные на нем элементы холодильного прибора и средства для демонстрации его работы, имитации и поиска неисправностей, изучения технологических операций, измерения и регистрации температуры, давления, влажности в подсистемах холодильного прибора и окружающей среды, силы электрического тока, напряжения, расхода электроэнергии, отличающийся тем, что тренажер оснащен реальным бытовым прибором, устанавливаемым на поворотную плиту и его виртуальным аналогом, размещенным в персональном компьютере тренажера или в сети Internet, причем к компьютеру подключены средства по измерению температурных полей, шума, времени, по вводу и обработке на соответствие измеренных значений параметров технического состояния реального прибора и аналогичных параметров виртуального прибора посредством соответствующего программного обеспечения, включающего методики, базы данных, алгоритмы использования тренажера и принятия решений и интерактивных электронных технических руководств тренажера и холодильных приборов, содержащих блоки диагностики приборов и используемых как при обучении, так и, дополнительно, при их проектировании, изготовлении, испытании, модернизации, утилизации.

Патентуемая полезная модель поясняется прилагаемыми чертежами и фотографией: фиг.1 схематично изображает состав и конструктивные особенности многофункционального квазивиртуального тренажера; фиг.2 представляет упрощенную функциональную схему тренажера; фиг.3 (фотография) иллюстрирует внешний вид тренажера в исходном состоянии; фиг.4 изображает фрагмент интерактивного электронного технического руководства тренажера.

Многофункциональный квазивиртуальный тренажер, схематично изображенный на фиг.1, состоит из реального бытового холодильника 1, устанавливаемого на поворотную плиту 12 с виброопорами 13, рабочего стола с расположенными на его панели или под ним: монитором 2; инструкцией пользователя 3; цифрового прибора для измерения шума, вибрации 4; стендом СХ-2 для диагностики бытовых холодильников 5; цифрового пирометра, типа Fluke 568 с дисплеем, памятью и USB 6; цифрового хронометра с дисплеем, памятью и USB 7; принтером 8; клавиатурой 9, блоком бесперебойного питания 10 и системного блока 11 персонального компьютера.

Упрощенная функциональная схема квазивиртуального тренажера, изображенная на фиг.2, иллюстрирует наличие связей и потоков информации в процессе использования тренажера между оператором тренажера, реальным (РХ), виртуальным (ВХ) холодильными приборами и их базами данных (БД_р) и (БД_в ) соответственно, средствами измерения (ИС), интерактивными электронными техническими руководствами (ИЭТР_рх), (ИЭТР_вх ) и ИЭТР_т тренажера, программным обеспечением персонального компьютера (ПЭВМ) с подключением к сети Internet.

Фотография, изображенная на фиг.3 дает представление о составе, конструктивном и внешнем облике квазивиртуального тренажера по бытовым холодильным приборам.

Фрагмент интерактивного электронного технического руководства тренажера, представленный на фиг.4, иллюстрирует содержание, структуру и возможности использования тренажера с точки зрения компьютерных технологий, в частности CALS-технологий, на различных этапах жизненного цикла бытовых холодильных приборов..

В соответствии с поставленными задачами и конкретным этапом жизненного цикла бытового холодильного прибора (БХ_П) квазивиртуальный тренажер для достижения технического результата используется следующим образом.

1. При отработке задач проектирования подсистем БХП на поворотную плиту 13 (фиг.1) устанавливается реальный бытовой холодильник 1 одного и того же класса с проектируемым, который в данном случае принимается виртуальным по отношению к реальному аналогу. Запускается в работу ПЭВМ.

В базу данных блока «Проектирование» (БД_П) интерактивного электронного технического руководства (фиг.4) тренажера (ИЭТР_Т) заносят информацию из технического задания (ТЗ) на проектирование подсистемы БХП.

Выполняют на реальном холодильнике измерение конструктивных параметров проектируемой подсистемы холодильника. После включения и вывода на заданный режим реального холодильника производят измерение параметров процесса получения холода в нем. По имеющимся в блоке ИЭТР_Т «Проектирование» программам рассчитывают критерии подобия технического состояния реального и проектируемого (виртуального) холодильников и, затем, значения показателей, параметров подсистем проектируемого холодильника в соответствии с заданными по ТЗ и рассчитанными критериями его технического состояния. Прорабатывается несколько вариантов проектных решений.

2. В процессе изготовления бытового холодильного прибора квазивиртуальный тренажер используется при отработке его конструктивных параметров и производственно-технологических решений, а также при параметрических, приемо-сдаточных, проверочных испытаниях. При испытаниях в качестве реальных образцов холодильника используются поставленные на испытания холодильные приборы, а в качестве их виртуальных аналогов принимаются холодильные приборы, соответствующие проектной документации (техническому заданию), или лучшим (мировым, например) образцам приборов данного класса.

Проведение, обработку и анализ результатов испытаний, наряду с ранее известными фирмам-изготовителям способами и методиками рекомендуется выполнять и способами в соответствии патентами, выданными авторам предлагаемой полезной модели (патент РФ 2168681 «Способ определения параметров компрессионной холодильной машины» и патент РФ 2354899 «Способ определения технического состояния подсистем бытовых компрессионных холодильников»), описания которых имеются в базе данных ИЭТР_Т. При отработке конструкторских или технологических решений в процессе изготовления бытовых холодильных приборов их образцы, прошедшие испытания, при необходимости подвергаются перепроектированию их отдельных подсистем, конструктивных элементов, дополнительному исследованию на технологичность, взаимозаменяемость с использованием имеющейся в базах данных тренажера или позаимствованной в сети Internet соответствующей информации.

3. При диагностике технического состояния холодильных приборов на этапах их предпродажной оценки, технической эксплуатации и ремонта на платформу тренажера устанавливают диагностируемый (реальный) холодильник. После включения тренажера выводят холодильник на заданный режим. Измеряют, заносят в блок «Диагностика» ИЭТР_Т тренажера и обрабатывают значения действительных эксплуатационных параметров, выходных характеристик исследуемых подсистем холодильника (температуру на исследуемых участках его подсистем, шум, вибрацию, энергопотребление и др.), рассчитывают, используя базы данных блока «Диагностика», холодопроизводительность, коэффициент рабочего времени и др. Полученные, после обработки, характеристики его действительного состояния исследуют на соответствие, например, путем наложения диаграмм, сравнения критериев подобия и др., с аналогичными характеристиками, извлеченными из базы данных виртуального холодильника-аналога (его подсистемы). Далее, с учетом этой базы данных (БД_в ) формируют состав неисправностей холодильника, причин их появления и технологию устранения. Прорабатывается несколько вариантов состава причин, технологий их устранения или принимается решение о выводе из эксплуатации (утилизации) подсистемы.

4. Этап модернизации, совершенствования бытового холодильника.

Установленный на поворотной платформе тренажера реальный бытовой холодильник включают и выводят на рабочие режимы. Выполняют измерения эксплуатационных параметров холодильника, рассчитывают, используя базы данных «Проектирование» или «Диагностика», холодопроизводительность, коэффициент рабочего времени и др. Извлекают из базы данных «Перспективные холодильники» ИЭТР_Т тренажера лучшие образцы виртуальных подсистем-аналогов, а значения их параметров, характеристик сравнивают с аналогичными параметрами, характеристиками модернизируемой подсистемы и, при их заданном уровне соответствия, выполняют перепроектирование холодильника с новой (виртуальной) подсистемой. Прорабатывается несколько вариантов модернизации холодильника.

Все вышеуказанное позволяет рекомендовать предлагаемый тренажер при подготовке и переподготовке специалистов, проектировании, изготовлении, эксплуатации, ремонте и исследованиях процессов в области холодильной техники, преимущественно бытового назначения.

Квазивиртуальный многофункциональный тренажер по бытовым холодильным приборам, содержащий рабочий стол, размещенные на нем элементы холодильного прибора и средства для демонстрации его работы, имитации и поиска неисправностей, изучения технологических операций, измерения и регистрации температуры, давления, влажности в подсистемах холодильного прибора и окружающей среды, силы электрического тока, напряжения, расхода электроэнергии, отличающийся тем, что тренажер оснащен реальным бытовым прибором, устанавливаемым на поворотную плиту и его виртуальным аналогом, размещенным в персональном компьютере тренажера или в сети Internet, причем к компьютеру подключены средства по измерению температурных полей, шума, времени, вводу и обработке на соответствие измеренных значений параметров технического состояния реального прибора и аналогичных параметров виртуального прибора посредством соответствующего программного обеспечения, включающего методики, базы данных, алгоритмы использования тренажера и принятия решений и интерактивных электронных технических руководств тренажера и холодильных приборов, содержащих блоки диагностики приборов и используемых как при обучении, так и дополнительно при их проектировании, изготовлении, испытании, модернизации, утилизации.