RU10479U1 - Реовиртуальный имитатор вертолета (рив) - Google Patents

Abstract

Реовиртуальный имитатор вертолета РИВ-тренажер, содержащий вертолет, снабженный персональным компьютером и перемещающийся в трех осях с помощью манипулятора, отличающийся тем, что состоит из 2 - 8 вертолетов с персональными компьютерами, механической и электрической частями, диспетчерским пультом и общим обзорным экраном, связь между которыми осуществляется компьютерной локальной сетью в одном виртуальном поле событий с выводом этой виртуальной картины на один обзорный экран, а компьютеры вертолетов связаны параллельными контакторами через рычаги управления реальными вертолетами как с электромеханической, так и с компьютерной частями вертолетов, причем механическая часть представляет шаровую платформу, расположенную по центру тяжести отцентрированного фюзеляжа каждого вертолета, и не более шести электромеханических лебедок для вращения фюзеляжа каждого вертолета в трех осях, которые крепятся стационарно к грунту, а тросовые тяги от них - к носовой, средней и балочной частям фюзеляжа соответственно, а электрическая часть состоит из электродвигателей тянущих лебедок, что обеспечивает тренировку как одного экипажа, так и 2 - 8 экипажей одновременно в одном пространстве диспетчером управления "воздушного" движения.

Description

РЕОВИРТУАЛЬНЫЙ ИМИТАТОР ВЕРТОЛЕТА (РИВ) - ТРЕНАЖЕР

Полезная модель относится к областн учебных моделей илн тренажеров дня обучення управленню воздушнымн транснортнымн средствами с передвижением летательных аппаратов на земле в течение тренировки, а также к области аттракционов, спортивиых сооружений, реабилитационной медицины для списанного летного состава.

Известные тренажеры для летного состава и дня диспетчеров управления воздушным движением представляет собой часть стационарной кабины вертолета или самолета с электронной начинкой, а также нестационарные кабины тренажеров, двнженне которых осуществляется в 3-х плоскостях гидроманипуляторами, и расчитаны на один экипаж.

Наиболее близким по техннческой сущности является треиажер, состоящий из части кабины вертолета, снабженной пqpcoнaльным компьютером (ПК) и перемещающнйся в 3-х осях с помощью манипулятора, который несет нагрузку всего веса тренажерной кабииы. расчитанный на один экнпаж.

Недостатком этих тренажеров является то, что полеты осуществляются только по приборам, отсутствует возможность обучения нескольких экипажей (пары, звена - 3 вертолета и 2-х звеньев - шести вертолетов, и обучение ди Я1етчеров управления воздушным двнжением, одновременно, невозможность проведения на тренажере многоэкнпажных воздушных боев с примеЕением современного вооружения и большая энергоемкость нз-за сложной элежтрогидравлической части тренажера, а также невозможность трансформации компьютерных программ полетов под любой тнп летательльного аппарата.

Предлагаемая полюная модель РИВ-тренажер (реовиртуальный имитатор вертолета) представляет собой комплекс из 2-8 вертолетов, как списанных с летной эксплуатации, так и действующих, без конструктивных изменений, с установленными на ннх персональными компьют амн; приподнятых на шаровых платформах и управляемых манипуляторами с диспетчерским пультом и общим обзорным экраном. Связь между ними осуществляет кoмпьютqpнoй локальной сетью с выводом виртуальной картины на обзорный экран прн помощи видеопроектора. Компьютеры вертолетов связаны с электромеханической частью через параллельные контакторы на рычагах управления вертолетом (штурвал, педали, рычаг-шаг-газа).

Вращение вертолетов на шаровой платформе пронсходит за счет тянущих электролебедок. Мехаинческая часть маннпулятора каждого вертолета состоит из шаровой платформы, расположенной по центру тяжести фюзеляжа вертолета, рычагов управлеиия вертолетом и ие более шести электромеханических лебедок для вращения фюзеляжа в 3-х осях, которые крепятся стандартно к грунту (пол), а тросовые тяги от лебедок закрепляются к носовой, средней и балочной частям фюзеляжа, соответственно для создания крена, тангажа и i сового угла не более 15 градусов. Элежтричесжня часть включает в себя электроконтакторы на рычагах управления вертолетом (штурвал, педали) и электродвигатели лебедок.

Взаимодействие компьютерной и электротетшической частыми вертолета проис содит через параллельную работу электромеханических KOHTaicTopoB я компьютерных контакторов, установленных попарно на рычагах управления вq)тoлeтoм (педалях, штурвальной ручке), но на рычаге-шаг-газ установлены только компьютерные контакторы, что облегчает механическую часть конструкцнн, а функцня этого рычага управления выполнена только в виртуальном варианте согласно компьютерной программе.

Замена одной кабнны вертолета-тренажера на 2-8 вертолетов комплекса РИВ позволяет обучать несколько экипажей летчиков (пары, звена или 2-х звеньев), дает возможность обучения диспетчеров, позволяет проводить на тренажере многоэкнпажные воздушные бои с применением современного вооружения как по приборам, так и визуально.

Общнй обзорный экран дает общую картину виртуальных полетов и действий компьютерной графики при реальном управлении рычагами реальных вертолетов.

Шаровая платформа, электромеяаничесзше лебедки упрощают общую конструкцию манипулятора вертолетов при вращении фюзеляжей относительно 3-х осей (вqpтикaльнoй-кypcoвoй угол приблизительно 15 градусов, продольной - крен приблизительно 5 градусов, поперечной - тангаж прнблнзнтельно 15 градусов), сннмая нагрузку на плечи вращения по причине отцентрированного подвешенного на шаровую пару вертолета, который находится в уравновешенном состоянии или незначительном безразличном равновесии.

Работа параллельных контакторов обеспечивает согласованную связь между виртуальным и реальным кренами, тангажом, курсовым углом вертолетов в части угловых ускорений, но не в равенстве углов, только для того, чтобы у тренируемого пилота создалось ощущенне реального полета в пнлотском кресле, перед которым установлен моннтор персонального компьютера, который отображает всю палитру виртуального полета по приборам или визуального полета по всем традиционным правилам (ПВП)- правил визуальных полетов). Таким образом получаемая модель РИВ расширяет арсенал технических средств и решения задач обучения н тренировки летно-подьемного состава и диспетчеров управления воздушным движением (УВД), спортсменов н т.д.

Предлагаемая полезная модель РИВ тренажера может быть представлена комплексом от 2 до 8 вертолетов. Экономически более целесообразным вариантом является шести вертолетный РИВ-тренажер (фиг.1). На фигуре 1 изображена общая схема РИВ-тренажера из шести вертолетов, обзорного экрана, днспетчерского пульта, связанных между собой локальной компьютерной сетью из семи персональных компьютеров (ПК) с видеопроектором и электрической сетью.

На фигуре 2 представлен общий вид электромеханической части каждого вертолета, где показаны шаровая платформа и система электролебедок.

По периметру зрительного зала, площадки расположены вертолеты, которые содержат компьютерную и механическую части, электрическую часть. ПК установлен на каждый вертолет н входит в состав компьютерной локальной сети. На каждом вертолете установлен моннтор, клавиатура, системный блок, система контакторов по типу джостика (пояснительная схема 1).

Механическая и электромеханическая части вертолета составляют электроманипулятор, который связан через контакторы с компьютерной частью через рычаги управления вертолетом. Установленная система контакторов как компьютерной части, так и электрической части «работают в согласованной паре.

Электромеханическая часть каждого вертолета состоит из тянущих тросовых электролебедок в количестве до шести штук, которые создают нонент силы для создания крена вертолета (фюзеляжа) левого, правого; изменения тангажа кабрирования, пикирования, изменения курсового угла влево, вправо до 15 градусов, при замыкании и размыкании контакторов элострической части на включение и выключение соответствующих электродвигателей лебедок.

Механическая часть состоит из рычагов управления вертолетом и отдельной стационарной шарнирной платформы, которая поднимает фюзеляж вертолета на высоту 10-15см по центру тяжести в горизонтальной плоскости (фиг 2) и несет на себе всю тяжесть вертолета, рагруяая тем самым плечи вращения в 3-х осях. Подьемник шарнирной платформы может быть механического типа, гидравлического, электрического типа, может быть просто стационарной несущей формой. Тем самым достигается эффект равновесия фюзеляжа вертолета или незначительного безразличного равновесия относительно центра тяжести и точкой опоры шарнирной платформы, и способствует созданию крена при незначительных усилиях (моментов сил тянущих электролебедок). Электрическая часть вертолета входит в общую электросеть РИВ-тренажера с классической защитой электросети, к которой подключаются электропитание ПК в составе локальной компьютерной сети.

Диспетчерский пульт состоит из седьмого ПК с монитором, клавиатурой, системным блоком с подключением видеопроеэаора типа LCD с обзорным экраном от 3 до 16 метров по диагонали. Диспетчер управляет работой всего комплекса локальной сети с функциями видеопрооссора, который транслирует на обзорный экран внртуальное действие шести вертолетов нли каждого в отдельности, в одном виртуальном поле в реальном времени. Между вертолетами установлены кресла с видом на большой экран от 10 до 500 штук по типу зрительного зала.

Работа РИВ-тренажера представляет собой работу двух согласованных систем компьютерной в составе локальной сети и электромеханической частей.

При отклонении штурвала вправо компьютерный контактор замыкается, сигнал прошел в компьютер и возникает правый виртуальный крен вертолета, что видно по монитору, при этом одновременно замыкается электромеханический контактор, включая электромотор правой лебедки, происходит наматывание на вал тросовой тяги, создавая момент силы на правый борт фюзеляжа и создает правый крен до 15 градусов реального вертолета предохранительным упором от дальнейшего кренения является правое колесо шасси вертолета. Вертолет накренился вправо (правый крен), концевой выключатель по крену выключает электродвигатель правой лебед;ки и вертолет установился с правым креном с опори иа правое колесо и шарнирную пару. Диспетчер только на виртуальном вертолете (летающая виртуальная кинокамера) летит рядом и держит в обзоре вертолет с креном и через видеопроежтор проектирует на большой экран как-бы со стороны. Пилот получил виртуальную картину на мониторе правого крена своего вертолета н реальный вертолет в правом крене тот же пилот почувствовал своим телом правый крен, диспетчер для зрителей показал на большом экране правый крен виртуального вертолета. Один цикл работы закончен. Вся палитра работы РИВ-тренажера аналогична циклу, только их множество как и в реальном полете вертолета в зависимости от техники пилотирования пилотов и мастерства двсяетчера (виртуального кинооператора).

НЫМ вариант и знающий компьютер. Так, компьютерная программа vrHororpaiiHa с большими разрешающими функциями и бесконечными вариациями, чем и интересна не только профессиональным пилотам, но и спортсменам нового вида спорта.

Блок схема Фиг. № 1 отображает компоновку всего ( Р.И.В. ) - тренажера и связи. Вертолет № 1 состоит из электрической части ( Э.Ч. ) в которую входит электромоторы двух креиовых лебедок ( I. ) Фиг. Xij 2, двух тонгажиых лебедок { 2 ) Фиг. № 2, двух курсовых лебедок { 3 ) Фиг. № 2 тросовые тяги которых крепятся к фюзеляжу вертолета к соответствуюшей части согласно Фиг. № 2, а корпус лебедок крепится к грунту или полу. Электродвигатели лебедок связаны с органами управления вертолетом через электроконтакторы ( 4 ) Фиг. № 3 и { 2 ) Фиг. № 3 которые включают или, выключают их в зависимости от отклонений педалей ( 3 ) Фиг № 3 и штурвала ( 1 ) Фиг № 3. Что обеспечивает электромеханическую связь Фиг № 1между отклонениями педалей,

штурвала для создания крена, изменения курсового угла и изменения тангажа фюзеляжа вертолета от О до 15 градусов. Одновременно механическая часть ( М.Ч. ) связана с контакторами компьютерной части ( К. Ч. ) - Фиг. № 1, которые включают и выключают параллельно контакторам электрической части. Контакторы компьютерной части несут функцию электронномеханической связи органов управления педалей (3 ) Фиг № 3, штурвала ( I ) Фиг. № 3 и Р.Ш.Г. ( 8 ) Фиг. № 3 с персональным компьютером ( П.К. ) Фиг. № 1 по типу джойстика. Все П.К. вертолетов образуют компьютерную локальную сеть в состав которой входит П.К. диспетчерского пульта Фиг № 4. Диспетчерский П.К. работает вместе с монитором, через видеокарту П.К. видеопроектор типа LCD. Этот проектор совместим с работой П.К. как и с цифровым видеомагнитофоном. И несет в себе функцию проецирования всего виртуального действия на большом обзорном экране Фиг. № I и Фиг. № 4 создавая зрительский эффект.

Пилот видит на мониторе П.К. вертолета Фиг. № 3 вид из пилотской кабины, как бы обзор через лобовое стекло согласно компьютерной программы Команч 3, и все остальные виртуальные функции. Последняя версия плоского монитора для П.К. позволяет этот монитор разместить прямо на фонарь лобового стекла вертолета, что улучшит виртуальный эффект полета. Это один из вариантов размещения монитора П.К. в кабине вертолета.

Контакторы Р.Ш.Г. ( 6 ) Фиг. № 3 входят только в компьютерную часть по типу джойстика, так как несут функцию изменения режима работы двигателей виртуального вертолета согласно компьютерной программы Команч 3 их одиннадцать контакторов и при поднятии левой рукой Р.Ш.Г. вверх поочередно замыкаются и размыкаются контакторы от 1-го до 11-го согласно программы от 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% режима работы двигателей виртуального вертолета.

Уникальность компьютерной программы Команч 3 позволяет действовать восьми виртуальным вертолетам в одном виртуальном поле в реальном времени. Что позволяет скомпоновать многоэкипажный РИВ-тренажер, о подобных тренажерах нет информации, публикации не в одном журнальном или библиографических изданиях. Прототипы далеки от РИВтрена кера по своей многогранной разрешающей способности. В книге С.Н. Попова Аэрофлот от А до Я издательство Транспорт Москва 1986 г. Стр 141-142 описывается тренажер летающая лаборатория для обучения только штурманов на базе ИЛ-18 с десятью учебных штурманских стендов. Они оснащены только автономным навигационно пилотажным оборудованием. На таком летающем тренажере одновременно занимаются с 20-25 слушателями. Недостатки этого самого последнего выпуска тренажера в России имеет массу недостатков перед РИВ-тренажером.

- Работает только в полете устаревщего самолета ИЛ-18 это большие затраты на эксплуатацию и полеты со всеми вытекающими последствиями. РИВ-тренажер этим недостатком не обладает.

-Летающий щтурманский трена кер-лаборатория, только для обучения штурманов, а не для остааьных членов экипажа, что позволяет только РИВ-тренажер обучать как пилотов, бортмехаников так и щтурманов, стрелков-радистов, стрелков-наблюдателей и т.д. .

- Нет тренажеров для 2, 3, 5, 6, 7, 8 экипажей одновременно со всеми функциями полетов и функцией воздушных боев. Для одного экипажа общеизвестны тренюкерьг, но не более.

Нет ни чего проще в нынещнее время не разрезать списанные с эксплуатации вертолеты, и продавать их как лом за границу, а оснастить тот-же фюзеляж вертолета щаровой платформой ( шарнирной платформой ), П.К. компьютером и создать РИВ-тренажер в учебном варианте, действующий музейный экспонат - варианте ( щесть типов вертолетов( МИ-1, МИ-2, КА-26, МИ-8, МИ-6, МИ-4 ). РИВ-тренажер - действующий музей, аттракцион с высокой степенью рентабельности. В Монино в авиационном музее стоят мертвые экспонаты разных типов летательных аппаратов, с помощью технологии РИВ-тренажера, их можно оживить то есть сделать действующими - риовиртуальными.

РИВ-тренажер несет в себе морально этические функции, как прощлых летательных аппаратов так и будущих, только в комплексе новосозданных компьютерных программ подобных Команч-3 производства Электронике. Артс. Великобритания. 1997 г.

Применение этой схемы РИВ-тренажера позволяет использовать стандартные узлы и детали, агрегаты и конструкции РИВ без изменения конструкции вертолета. Трансформация РИВ возможна под любой тип вертолета. Устанавливаются те же контакторы не соответствующие рычаги управления вертолетом или даже самолетом, и других ТРШОВ летательных аппаратов по целесообразной логике управления им, и сообразуя с компьютерной программой (игрой), с установкой шарнирной пары под корпус аппарата для создания угловых перемещений с помощью электролебедок в любых вариациях.

Снижение энергопотребления РИВ-тренажера по отношению к аналогичным манилуляторам происходит из-за снятия весовой нагрузки с плеч вращения отцентрированного фюзеляжа вертолета с помошью шарнирной пары, тем самым снижая силы трения в конструкции. Центровка фюзеляжа вертолета настраивается путем навеса противовесов на вертолетную хвостовую балку в районе предохранительной пяты (продольная ось) и на стойки основного шасси (поперечная ось). Фиг. №2 (6)(8).

С каждым годом компьютерные программы улучшаются по качеству в новых версиях с улучшением компьютерной графики и т.д. РИВ-тренажер легко приспособить под новое компьютерное обеспечение с незначительными доработками. Это дает основания в невозможности морального устаревания конструкции РИВ-тренажера в целом.

Устанавливать РИВ-тренажер возможно в любом месте, на любой площадке в варианте от2 вертолетов до 8 вертолетов.

РИВ позволяет отрабатьшать всю палитру пилотирования в составе пары, звена и до 6 вертолетов, проводить воздушные бои 3 вертолета на 3 вертолета с применением стрелкового и ракетного вооружения, обстрел наземных целей в одном виртуальном пространстве с участием диспетчеров управления воздушным движением.

РИВ-тренажер может использоваться как медицинский реабилитационный центр списанных пшютов с летной работы при мед части, т.к. ностальгия по полетам, вертолетам, самолетам способствует развитию неврозов нервной системы человека.

РИВ-тренажер может использоваться в качестве аттракционва.

Claims (1)

1. Реовиртуальный имитатор вертолета РИВ-тренажер, содержащий вертолет, снабженный персональным компьютером и перемещающийся в трех осях с помощью манипулятора, отличающийся тем, что состоит из 2 - 8 вертолетов с персональными компьютерами, механической и электрической частями, диспетчерским пультом и общим обзорным экраном, связь между которыми осуществляется компьютерной локальной сетью в одном виртуальном поле событий с выводом этой виртуальной картины на один обзорный экран, а компьютеры вертолетов связаны параллельными контакторами через рычаги управления реальными вертолетами как с электромеханической, так и с компьютерной частями вертолетов, причем механическая часть представляет шаровую платформу, расположенную по центру тяжести отцентрированного фюзеляжа каждого вертолета, и не более шести электромеханических лебедок для вращения фюзеляжа каждого вертолета в трех осях, которые крепятся стационарно к грунту, а тросовые тяги от них - к носовой, средней и балочной частям фюзеляжа соответственно, а электрическая часть состоит из электродвигателей тянущих лебедок, что обеспечивает тренировку как одного экипажа, так и 2 - 8 экипажей одновременно в одном пространстве диспетчером управления "воздушного" движения.