CN220465789U - 一种伞降模拟训练系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种伞降模拟训练系统，它包括支撑架、设于支撑架上端的环形轨道、配装于环形轨道上的有轨小车；有轨小车上设有红外对射传感器并与有轨小车上的副控制模块连接，所述红外对射传感器用于感应环形轨道上不同位置的挡块；支撑架上的一端设有模拟机舱，且环形轨道的一端从模拟机舱内穿过；所述模拟机舱内远离环形轨道的一端设有主控制模块并与有轨小车上的副控制模块无线通信连接；有轨小车上设有行走电机，且有轨小车上设有升降电机并经钢丝绳与操纵盘连接；它能实现真实模拟多名跳伞员连续离机出舱、空中操纵和安全着陆的伞降全过程多功能训练，克服了现有技术存在单人、单科目、单一功能训练的缺陷；它广泛适用于伞降训练配套使用。

Description

一种伞降模拟训练系统

技术领域

本实用新型涉及伞降模拟训练技术领域，尤其涉及一种伞降模拟训练系统。

背景技术

伞降训练是特战部队重要训练科目，在多年的组训实践中，基本形成了单项基础训练--综合应用训练--升空实跳训练的成熟训练链路；由于伞降训练操作环节复杂、危险系数大、环境要求高，升空实跳前如何最大程度的体验真实场景，解决心理感适、模拟空中环境操纵、以及各环节交互检查体验等一直是困扰训练效益提升的关键所在。

伞降模拟训练器材可在地面模拟空中环境的离机、伞控、着陆等科目训练，是跳伞地面训练的主要手段和通用做法，在一定程度上可解决升空实跳前的各环节技能动作的训练和纠正；如发明专利申请号2018110351322一种延时跳伞训练模拟平台，其公开了在支架上梁中部设有载物台，其上设有旋转机构，在旋转机构的旋转平台上设有拉伸机构，在旋转平台下面设有模拟吊挂伞绳机构，通过旋转机构和拉伸机构可以模拟跳伞过程中的旋转和左右摇摆两种情况；但这类训练器材均以单人、单科目的单一功能训练项目为主，无法使多名跳伞员连续完成离机出舱、空中操纵和着陆的全过程训练操作，存在综合性训练体验感不强。

发明内容

针对上述情况，本实用新型的目的在于提供一种伞降模拟训练系统，它采用支撑架上设置环形轨道、有轨小车、模拟机舱的模块式设计结构，能实现真实模拟多名跳伞员连续离机出舱、空中操纵和安全着陆的伞降全过程多功能训练，从而克服了现有技术存在单人、单科目、单一功能训练的缺陷，同时整体结构科学合理、简单紧凑，安装和操作方便，市场前景广阔，便于推广使用。

为了实现上述目的，一种伞降模拟训练系统，它包括支撑架、设于支撑架上端的环形轨道、配装于环形轨道上的有轨小车；所述有轨小车上设有红外对射传感器并与有轨小车上的副控制模块连接，所述红外对射传感器用于感应环形轨道上不同位置的挡块；所述支撑架上的一端设有模拟机舱，且环形轨道的一端从模拟机舱内穿过；所述模拟机舱内远离环形轨道的一端设有主控制模块并与有轨小车上的副控制模块无线通信连接；所述有轨小车上安装有行走电机用于驱动有轨小车在环形轨道上运行，且有轨小车上安装有升降电机并经钢丝绳与有轨小车下方的操纵盘连接；所述操纵盘底部中心设有四组线轮组，每组线轮组上分别设有操作棒。

为了实现结构及效果优化，其进一步的措施是：所述挡块包括分别设置在环形轨道上起始点处挡块、舱门处挡块、距舱门17m处挡块、距舱门68m处挡块、距舱门74m处挡块、距舱门80m处挡块、距舱门85m处挡块、距舱门90m处挡块、距舱门100m处挡块。

所述操纵盘内设有背带机构用于绑定跳伞员，且操纵盘顶部还设有旋转电机用于驱动跳伞员顺时针或逆时针旋转。

所述支撑架上端并列设置两根环形轨道，每根环形轨道上分别配装有轨小车，且两根环形轨道的端部分别从模拟机舱内穿过。

所述有轨小车上还设有超声波测距传感器并与副控制模块连接，所述主控制模块与副控制模块上分别设有通信模块用于无线通信。

所述主控制模块由HMI人机界面和西门子S7-200SMARTPLC控制系统构成，所述副控制模块为西门子S7-200SMARTPLC控制系统，主控制模块与副控制模块通过LORA无线模块通信，副控制模块与操纵盘通过无线开关量模块进行数据传输。

本实用新型相比现有技术所产生的有益效果：

(Ⅰ)本实用新型中采用在支撑架上端设置模拟机舱、环形轨道、有轨小车的组合式设计结构，能实现从登机、离舱、空中操纵、安全着陆的全流程伞降模拟训练，有效解决了现有技术单人单种设备训练内容单一的缺陷，避免发生训练流程不连贯、各个训练环节中间出现壁垒的情况，便于满足用户的需求；

(Ⅱ)本实用新型采用有轨小车下方设有操纵盘的结构，可实现载人情况下的上下位移运动、前后倾斜运动、以及左右旋转运动，能够真实模拟离机后的失重感、开伞后的减速冲击感、拉棒时的操纵感、着陆时的坠落感、以及稳定跳伞姿态与特情触发天旋地转的眩晕感等运动体感，大幅增强了训练过程中的真实感，并且整体运动灵活、安全，运动可靠性高；

(Ⅲ)本实用新型采用多名跳伞员同场景的组训模式，可利用系统直接对模拟训练预案进行增删改查，也可进行训练内容的直接选择，大幅提高了训练实施的效率，并解决了高空实地训练耗费时间多、成本投入大、组织保障困难等问题；

(Ⅳ)本实用新型采用模拟机舱设有主控制模块、有轨小车及背带机构上设有传感器的结构，可通过传感器采集位置信息用于控制跳伞员的模拟训练方式和采集跳伞员操纵信息，实时上传进行仿真计算处理，便于协调系统进行操纵反馈，有利于跳伞员完全沉浸在体感模拟、操纵反馈、姿态控制的训练环境中，有效提高了实际训练效果；

(Ⅴ)本实用新型采用在支撑架上端设置模拟机舱、环形轨道、有轨小车的组合式设计结构，可将以往地面简单训练改为空中训练模式，实现在地表低空模拟空中训练再升空跳伞的改进，增强了跳伞员的理性认识与感性认识，便于掌握跳伞中的各种操作、基本动作和处理突发事件的能力，积累空中真实飞行的经验，进而提高跳伞员在实际跳伞时的平衡能力，从而进一步提高伞降训练的质量；

(Ⅵ)本实用新型采用支撑架上端设置环形轨道、有轨小车、模拟机舱的模块式设计结构，能实现真实模拟多名跳伞员连续登机、离机出舱、空中操纵和安全着陆的伞降全过程多功能训练，从而克服了现有技术存在单人、单科目、单一功能训练的缺陷，同时整体结构科学合理、简单紧凑，安装和操作方便，在使用过程中更加接近真实跳伞的环境，从而提高了训练的可靠性，具有显著的经济效益和社会效益。

本实用新型广泛适用于伞降训练配套使用。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

构成本申请一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型中训练系统的整体结构示意图。

图2为本实用新型中环形轨道的布局示意图。

图3为本实用新型中有轨小车的结构示意图。

图4为本实用新型中操纵盘与跳伞员的吊装示意图。

图中：1-支撑架，2-模拟机舱，21-侧舱门，22-后舱门，23-主控制模块，3-环形轨道，31-起始点处挡块，32-舱门处挡块，33-距舱门17m处挡块，34-距舱门68m处挡块，35-距舱门74m处挡块，36-距舱门80m处挡块，37-距舱门85m处挡块，38-距舱门90m处挡块，39-距舱门100m处挡块，4-有轨小车，41-钢丝绳，42-操纵盘，43-线轮组，5-跳伞员。

具体实施方式

参照图1～图4，本实用新型是这样实现的：一种伞降模拟训练系统，它包括支撑架1、设于支撑架1上端的环形轨道3、配装于环形轨道3上的有轨小车4；所述有轨小车4上设有红外对射传感器并与有轨小车上的副控制模块连接，所述红外对射传感器用于感应环形轨道3上不同位置的挡块；所述支撑架1上的一端设有模拟机舱2，且环形轨道3的一端从模拟机舱2内穿过；所述模拟机舱2内远离环形轨道的一端设有主控制模块23并与有轨小车4上的副控制模块无线通信连接；所述有轨小车4上安装有行走电机用于驱动有轨小车在环形轨道上运行，且有轨小车上安装有升降电机并经钢丝绳41与有轨小车下方的操纵盘42连接；所述操纵盘42底部中心设有四组线轮组43，每组线轮组43上分别设有操作棒；所述环形轨道3一般设置在离地高度14米以上，便于跳伞员各种训练模式的开展和操作安全。

参考图1～图4所示，本实用新型中挡块包括分别设置在环形轨道上起始点处挡块31、舱门处挡块32、距舱门17m处挡块33、距舱门68m处挡块34、距舱门74m处挡块35、距舱门80m处挡块36、距舱门85m处挡块37、距舱门90m处挡块38、距舱门100m处挡块39；所述挡块之间的距离均是通过精确设计及计算而来，用于确保训练时间，满足训练效果，以及保障训练安全；有轨小车4上还设有超声波测距传感器并与副控制模块连接，所述超声波测距传感器用于测量相邻有轨小车4之间的安全距离、以及有轨小车4前方环形轨道3上是否存在障碍物，一般超声波传感器的安全检测距离为3m，当超声波传感器感应前方3m处有障碍能发送信息给副控制模块发出报警，并控制有轨小车4紧急停车；所述有轨小车4上安装有行走电机用于驱动有轨小车在环形轨道上运行，且有轨小车上安装有升降电机并经钢丝绳41与有轨小车下方的操纵盘42连接；所述操纵盘42内设有背带机构用于绑定跳伞员5，且操纵盘42顶部还设有旋转电机用于驱动跳伞员顺时针或逆时针旋转；所述主控制模块23与副控制模块上分别设有通信模块用于无线通信，一般跳伞训练前通过主控制模块23对副控制模块预设各种训练模式参数，当有轨小车4到达环形轨道3上不同位置的挡块时，经红外对射传感器感应挡块位置信息并发送给副控制模块，由副控制模块对挡块位置信息进行区分判断，并依据预设的训练模式参数控制有轨小车4中的行走电机与升降电机进行运行实现开展跳伞训练；所述操纵盘42底部中心设有四组线轮组43，每组线轮组43上分别设有操作棒，通过设置四根操作棒，方便跳伞员在空中操纵练习；所述主控制模块23由HMI人机界面和西门子S7-200SMARTPLC控制系统构成，所述副控制模块为西门子S7-200SMARTPLC控制系统，主控制模块23与副控制模块通过LORA无线模块进行通信，所述副控制模块与操纵盘42通过无线开关量模块进行数据传输，便于跳伞员在空中通过操纵盘42上的操作棒来进行操纵练习。

如图1～图4所示，本实用新型开展伞降模拟训练包括以下步骤：

1)确定位置信息：通过传感器采集跳伞员的位置信息，是指采用红外对射传感器感应挡块位置信息并实时上传，从而确定跳伞员的位置；跳伞员5吊装在有轨小车4下方，当有轨小车4经过不同位置的挡块时，红外对射传感器能感应挡块位置信息并发送至副控制模块；

2)确定训练模式：接收传感器实时采集的挡块位置信息并确定跳伞员的训练模式，是指副控制模块接收红外对射传感器采集的跳伞员位置信息并进行区分判断，从而确定训练模式；所述训练模式包括出舱运行模式、空中操纵运行模式和着陆运行模式，其中着陆运行模式包括标准着陆模式、超速着陆模式和紧急着陆模式；所述确定训练模式的方式为：首先有轨小车4通过起始点处挡块31确认起始位置，指令有轨小车4下方的背带机构绑定跳伞员5，同时有轨小车4开始沿着环形轨道3运行，当有轨小车4运行至舱门处挡块32经感应控制进行出舱运行模式训练，当有轨小车4运行至距舱门17m处挡块33经感应控制进行空中操纵运行模式训练，当有轨小车4运行至距舱门68m处挡块34经感应控制进行标准着陆模式训练，当有轨小车4运行至距舱门74m处挡块35经感应控制进行超速着陆模式训练，当有轨小车4运行至距舱门80m处挡块36经感应控制进行紧急着陆模式训练；

3)控制展开训练：根据训练模式控制跳伞员展开训练，是指训练装置中的副控制模块发出指令从而控制有轨小车上行走电机与升降电机的运行来实现跳伞员展开训练；

4)控制装置回收：通过传感器采集跳伞员实时到达回收位置时，进行装置回收；具体为当有轨小车4实时到达距舱门85m处挡块37时，红外对射传感器能感应位置信息并发送至副控制模块，从而控制回收背带机构；当有轨小车4运行至距舱门90m处挡块38时，控制有轨小车4停运至停车区，以及当有轨小车4运行至距舱门100m处挡块39时，控制有轨小车4返回原位。

实施例一，结合图1～图4所示，正常开展伞降模拟训练的流程如下：首先，依据有轨小车4的前进速度，结合技术标准和专家经验来设计训练参数，在保证安全可靠的情况下模拟实际跳伞运动，通过主控制模块23对副控制模块预设各种训练模式参数，包括有轨小车4在起始点挡块处的前进速度为2m/s、出舱运行模式训练中跳伞员自由落体的下降速度为5m/s、着陆运行模式训练中跳伞员的下降速度为2m/s，为区分标准着陆模式、超速着陆模式和紧急着陆模式的不同，在安全范围内，设定有轨小车的前进速度有2m/s、2.3m/s、2.5m/s、2.6m/s、2.9m/s和3m/s多个挡位，各挡位速度由跳伞员操纵操作棒来进行控制；当红外对射传感器采集到有轨小车4通过起始点处挡块31的位置信息并发送给副控制模块，由副控制模块判断位置信息控制有轨小车4进入模拟机舱2内，指令背带机构绑定模拟机舱2内的跳伞员5，随后有轨小车沿着环形轨道3以2m/s的速度前进；当红外对射传感器采集到有轨小车4通过舱门处挡块32的位置信息并发送给副控制模块，由副控制模块判断位置信息从而控制进行出舱运行模式训练，此时有轨小车4进入舱门处挡块32至距舱门17m处挡块33之间的离机出舱区，行走电机继续以2m/s的速度前进，升降电机则控制跳伞员以5m/s的速度下降作自由落体运动，下降1s后升降电机紧急制动，接着升降电机控制跳伞员以2m/s的速度提升1s后再制动，实现在出舱区模拟出舱失重感及开主伞前的减速效果；行走电机控制有轨小车继续以2m/s速度前进，当红外对射传感器采集到有轨小车4通过距舱门17m处挡块33的位置信息并发送给副控制模块，由副控制模块判断位置信息从而控制进行空中操纵运行模式训练，此时有轨小车4进入距舱门17m处挡块33至距舱门68m处挡块34之间的空中操纵区，跳伞员开始进行空中操纵练习，所述空中操纵练习是通过控制操纵盘底部中心线轮组上的操作棒来实现，具体控制方法为，当跳伞员单拉左前或右后操作棒，则跳伞员以9r/min的速度沿逆时针方向旋转，若跳伞员单拉右前或左后操作棒，则跳伞员以9r/min的速度沿顺时针方向旋转，同时拉左前和右后操作棒，则跳伞员以15r/min的速度沿逆时针方向旋转，若同时拉右前和左后操作棒，则跳伞员以15r/min的速度沿顺时针方向旋转；当红外对射传感器采集到有轨小车4通过距舱门68m处挡块34的位置信息并发送给副控制模块，由副控制模块判断位置信息从而控制进行标准着陆模式训练，此时有轨小车4进入距舱门68m处挡块34至距舱门74m处挡块35之间的标准着陆区，跳伞员拉双棒，所述拉双棒是指同时拉左前和右后操作棒(或右前和左后操棒)，行走电机控制有轨小车以2m/s或2.3m/s的速度向前运行，升降电机控制跳伞员以2m/s速度下降(此时升降电机编码器计算下降距离为4m)，跳伞员平稳着陆后，解脱装置离开着陆区；若跳伞员在标准着陆区未能平稳着陆，当红外对射传感器采集到有轨小车4通过距舱门74m处挡块35的位置信息并发送给副控制模块，由副控制模块判断位置信息从而控制进行超速着陆模式训练，此时有轨小车进入距舱门74m处挡块35至距舱门80m处挡块36之间的超速着陆区，跳伞员拉双棒，行走电机控制有轨小车的前进速度调至2.5m/s或2.6m/s，升降电机控制跳伞员以2m/s速度下降(此时升降电机编码器计算下降距离为4m)，跳伞员平稳着陆后，解脱装置离开着陆区；若跳伞员还未着陆，当红外对射传感器采集到有轨小车4通过距舱门80m处挡块36的位置信息并发送给副控制模块，由副控制模块判断位置信息控制进行紧急着陆模式训练，此时有轨小车进入距舱门80m处挡块36至距舱门85m处挡块37之间的紧急着陆区，跳伞员拉双棒，行走电机控制有轨小车的前进速度调至2.9m/s或3m/s，升降驱动电机控制跳伞员以2m/s速度下降(此时升降电机编码器计算总下降距离为12)，跳伞员平稳着陆后，解脱装置离开着陆区；行走电机控制有轨小车继续以2m/s速度前进，当红外对射传感器采集到有轨小车通过距舱门85m处挡块37的位置信息并发送给副控制模块，此时有轨小车进入距舱门85m处挡块37至距舱门90m处挡块38之间的装置回收区，由副控制模块判断位置信息控制升降电机带动操纵盘42以2m/s速度上升，待有轨小车上的传感器检测到操纵盘时停止升降电机的运行，从而回收背带机构；行走电机控制有轨小车继续以2m/s速度前进，当红外对射传感器采集到有轨小车通过距舱门90m处挡块38的位置信息并发送给副控制模块，此时有轨小车进入距舱门90m处挡块38至距舱门100m处挡块39之间的停车区，由副控制模块判断位置信息控制行走电机缓慢制动，可使有轨小车停运至停车区；当红外对射传感器采集到有轨小车到达距舱门100m处挡块39的位置信息并发送给副控制模块，由副控制模块判断位置信息控制有轨小车返回原位，有轨小车4可沿环形轨道3经后舱门22进入模拟机舱2内准备下一轮循环伞降训练。

本实用新型中有轨小车及背带机构上还设有采集跳伞员操纵信息的传感器，可通过传感器采集跳伞员的操纵信息，经副控制模块实时上传主控制模块进行仿真计算处理，便于协调系统进行操纵反馈，有利于跳伞员完全沉浸至体感模拟、操纵反馈、姿态控制的训练环境中，有效提高实际训练效果；同时通过传感器采集跳伞员的操纵信息，方便主控制模块判断跳伞员是否存在操作失误，例如跳伞员着陆时拉双棒只有两种操纵方式，即同时拉左前和右后操作棒、或右前和左后操作棒，其他操纵方式如同时拉左前和左后操作棒、或同时拉右前和右后操作棒等就会造成副控制模块发出报警并停止运行，另外跳伞员在距舱门17m处挡块33至距舱门68m处挡块34之间的空中操纵区进行空中操纵练习时，若出现操纵失误，也会造成副控制模块发出报警并停止运行，此时需要由主控制模块解除报警后继续启动运行；另外，在实际训练中，有时需要强化空中操纵运行模式、着陆运行模式或特情处置训练模式，此时可利用主控制模块23对副控制模块预设的各种训练模式参数进行增删修改，从而实现满足各种训练模式的需求，有利于促进训练模式的多样化，大幅提高训练实施的效率；参见图1和图2所示，本实用新型中支撑架1上端并列设置两根环形轨道3，每根环形轨道3上分别配装有轨小车，且两根环形轨道3的端部分别从模拟机舱2内穿过；在实际训练中两根环形轨道上可分别对应开展相同的训练模式，也可以通过主控制模块对两根轨道上的副控制模块预设不同的训练模式参数，例如其中一根环形轨道上开展正常的伞降训练，而另一根环形轨道上开展强化训练或特情处置训练，此时跳伞员可在两根环形轨道上轮流交叉进行训练，能极大增强跳伞员的体感模拟与实际训练效果，进一步提升训练实施的效率，有利于训练的组织管理，并节约训练时间，降低训练成本。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，并根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种伞降模拟训练系统，其特征在于包括支撑架(1)、设于支撑架(1)上端的环形轨道(3)、配装于环形轨道(3)上的有轨小车(4)；所述有轨小车(4)上设有红外对射传感器并与有轨小车上的副控制模块连接，所述红外对射传感器用于感应环形轨道(3)上不同位置的挡块；所述支撑架(1)上的一端设有模拟机舱(2)，且环形轨道(3)的一端从模拟机舱(2)内穿过；所述模拟机舱(2)内远离环形轨道的一端设有主控制模块(23)并与有轨小车(4)上的副控制模块无线通信连接；所述有轨小车(4)上安装有行走电机用于驱动有轨小车在环形轨道上运行，且有轨小车上安装有升降电机并经钢丝绳(41)与有轨小车下方的操纵盘(42)连接；所述操纵盘(42)底部中心设有四组线轮组(43)，每组线轮组(43)上分别设有操作棒。

2.根据权利要求1所述伞降模拟训练系统，其特征在于所述挡块包括分别设置在环形轨道上起始点处挡块(31)、舱门处挡块(32)、距舱门17m处挡块(33)、距舱门68m处挡块(34)、距舱门74m处挡块(35)、距舱门80m处挡块(36)、距舱门85m处挡块(37)、距舱门90m处挡块(38)、距舱门100m处挡块(39)。

3.根据权利要求1所述伞降模拟训练系统，其特征在于所述操纵盘(42)内设有背带机构用于绑定跳伞员(5)，且操纵盘(42)顶部还设有旋转电机用于驱动跳伞员顺时针或逆时针旋转。

4.根据权利要求1所述伞降模拟训练系统，其特征在于所述支撑架(1)上端并列设置两根环形轨道(3)，每根环形轨道(3)上分别配装有轨小车(4)，且两根环形轨道(3)的端部分别从模拟机舱(2)内穿过。

5.根据权利要求1所述伞降模拟训练系统，其特征在于所述有轨小车(4)上还设有超声波测距传感器并与副控制模块连接，所述主控制模块与副控制模块上分别设有通信模块用于无线通信。

6.根据权利要求5所述伞降模拟训练系统，其特征在于所述主控制模块(23)由HMI人机界面和西门子S7-200SMARTPLC控制系统构成，所述副控制模块为西门子S7-200SMART PLC控制系统，主控制模块(23)与副控制模块通过LORA无线模块通信，副控制模块与操纵盘(42)通过无线开关量模块进行数据传输。