RU156963U1 - Динамический тренажер для обучения и подготовки механика-водителя боевой машины пехоты - Google Patents

Abstract

1. Динамический тренажер для обучения и подготовки механика-водителя боевой машины пехоты, содержащий установленный на динамической платформе имитатор кабины рабочего места механика-водителя с размещенными внутри нее имитаторами пультовой аппаратуры и средств управления, включающие щиток приборов механика-водителя с элементами индикации и световой сигнализации, датчики исполнительных механизмов управления и механизмы имитации нагрузки, входы/выходы которых подключены к выходам/входам устройства сопряжения, систему визуализации в виде имитаторов оптических приборов наблюдения для дневного или ночного вождения, установленных перед видеомонитором, размещенным в смотровом окне механика-водителя с внешней стороны имитатора кабины, а также аппаратно-программный комплекс в составе двух вычислителей, объединенных между собой в единую локальную сеть посредством сетевого коммутатора, и рабочее место инструктора, включающее два видеомонитора, к одному из которых подключены клавиатура и манипулятор "мышь", при этом видеовходы и информационные входы первого и второго видеомониторов подключены к соответствующим выходам первого вычислителя, видеовыход второго вычислителя подключен к видеовходу видеомонитора механика-водителя, первый информационный выход/вход второго вычислителя подключен к соответствующему информационному входу/выходу устройства сопряжения, а второй информационный выход второго вычислителя подключен ко входу блока управления динамической платформой, отличающийся тем, что в него дополнительно введены имитатор автоматического избирателя передач с элементами индикации номера перед

Description

Предлагаемая полезная модель относится к техническим средствам обучения и может быть использована для обучения и подготовки механиков-водителей боевых машин пехоты (БМП), например, типа БМП-ЗМ с использованием синтезированной местности в реальном масштабе времени с имитацией динамического подобия движения боевой машины по пересеченной местности.

Широко известны динамические тренажеры для подготовки механиков-водителей танков и боевых машин пехоты, содержащие установленную на динамической платформе кабину рабочего места механика-водителя с размещенными внутри нее имитаторами пультовой аппаратуры и средств управления, входы/выходы которых подключены к выходам/входам устройства сопряжения, систему визуализации в виде имитаторов оптических приборов наблюдения для дневного или ночного вождения, установленных перед видеомонитором, размещенном в смотровом окне механика-водителя с внешней стороны кабины, а также аппаратно-программный комплекс в составе двух вычислителей, объединенных между собой в единую локальную сеть посредством сетевого коммутатора, и рабочее место инструктора, включающее два видеомонитора, к одному из которых подключены клавиатура и манипулятор «мышь», при этом видеовходы и информационные входы первого и второго видеомониторов подключены к соответствующим выходам первого вычислителя, видеовыход второго вычислителя подключен к видеовходу видеомонитора механика-водителя, первый информационный выход/вход второго вычислителя подключен к соответствующему информационному входу/выходу устройства сопряжения, а второй информационный выход - к входу блока управления динамической платформой (см., например, патент №2009544, кл. G09B 9/04, 1994 г., РФ; патент на полезную модель №71756, 2008 г., РФ; патент на полезную модель №67753, кл. G09B 9/00, 2007 г., РФ и др.).

Недостатком известных тренажеров является то, что они не обеспечивают возможности обучения и привитие навыков механикам-водителям по управлению движением боевых машин, оснащенных автоматическими коробками передач, так как действия механика-водителя при этом во многом определяются дорожными условиями, степенью загрузки двигателя, температурами охлаждающей жидкости двигателя и масла трансмиссии.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является динамический тренажер для обучения и подготовки механика-водителя боевой машины пехоты, содержащий расположенный на динамической платформе имитатор кабины рабочего места механика-водителя с размещенными внутри нее имитаторами пультовой аппаратуры и средств управления, входы/выходы которых подключены к выходам/входам устройства сопряжения, систему визуализации, аппаратно-программный комплекс в составе двух вычислителей, объединенных между собой в единую локальную сеть посредством сетевого коммутатора, и рабочее место инструктора в составе двух видеомониторов, к одному из которых подключены клавиатура и манипулятор «мышь», а их видеовходы и информационные входы подключены к соответствующим выходам первого вычислителя (см., например, «Тренажер для обучения и подготовки механика-водителя БМП-3», индекс ТВК-688-Д ИЯЕЛ2.890.209 - разработчик и изготовитель ОАО «Тулаточмаш», 2012 г.).

Однако данный тренажер также не имеет в своем составе имитатора автомата переключения передач и не позволяет в полной мере отрабатывать действия и прививать механику-водителю навыки вождения современных боевых машин пехоты, как, например, БМП-ЗМ, т.е. известный тренажер характеризуется низкими функциональными и техническими возможностями, что снижает эффективность его применения.

Перед авторами стояла задача, сохранив достоинства известного тренажера, создать конкурентноспособный тренажер с широкими функциональными и техническими возможностями обучения и подготовки механиков-водителей как перспективных, так и модернизируемых и стоящих на вооружении боевых машин пехоты.

Поставленная цель решена за счет того, что в динамический тренажер для обучения и подготовки механика-водителя боевой машины пехоты, содержащий установленный на динамической платформе имитатор кабины рабочего места механика-водителя с размещенными внутри нее имитаторами пультовой аппаратуры и средств управления, включающие щиток приборов механика-водителя с элементами индикации и световой сигнализации, датчики исполнительных механизмов управления и механизмы имитации нагрузки, входы/выходы которых подключены к выходам/входам устройства сопряжения, систему визуализации в виде имитаторов оптических приборов наблюдения для дневного или ночного вождения, установленных перед видеомонитором, размещенным в смотровом окне механика-водителя с внешней стороны имитатора кабины, а также аппаратно-программный комплекс в составе двух вычислителей, объединенных между собой в единую локальную сеть посредством сетевого коммутатора, и рабочее место инструктора, включающее два видеомонитора, к одному из которых подключены клавиатура и манипулятор «мышь», при этом видеовходы и информационные входы первого и второго видеомониторов подключены к соответствующим выходам первого вычислителя, видеовыход второго вычислителя подключен к видеовходу видеомонитора механика-водителя, первый информационный выход/вход второго вычислителя подключен к соответствующему информационному входу/выходу устройства сопряжения, а второй информационный выход второго вычислителя подключен ко входу блока управления динамической платформой, дополнительно введены имитатор автоматического избирателя передач с элементами индикации номера передачи, механически соединенный посредством тяги с приводом имитатора автоматического избирателя передач, а также блок управления приводом, выход которого подключен к электродвигателю привода имитатора автоматического избирателя передач, при этом информационный вход блока управления подключен ко второму информационному выходу второго вычислителя аппаратно-программного комплекса, информационный выход блока управления подключен к информационному входу имитатора автоматического избирателя передач, а дополнительные входы блока управления и устройства сопряжения объединены между собой и подключены к одноименным выходам соответствующих датчиков положения передачи привода имитатора автоматического избирателя передач.

Привод имитатора автоматического избирателя передач включает в себя шаговый электродвигатель, на валу которого закреплено зубчатое колесо, связанное с зубчатым сектором, шарнирно соединенным посредством тяги с рукояткой имитатора автоматического избирателя передач, шарнирно установленной на его основании с возможностью перемещения по пазам гребенки копира, жестко закрепленного на основании имитатора автоматического избирателя передач, при этом на торце зубчатого сектора привода имитатора автоматического избирателя передач выполнены радиальные пазы для фиксации положения зубчатого сектора с помощью подпружиненного фиксатора, а в основании привода имитатора автоматического избирателя передач по окружности относительно оси вращения зубчатого сектора расположены датчики положения номера передачи, срабатывание которых осуществляется упором, расположенным на зубчатом секторе привода имитатора автоматического избирателя передач, при этом радиальные пазы гребенки имитатора автоматического избирателя передач выполнены в соответствии с угловым расположением осей датчиков привода имитатора автоматического избирателя передач.

Блок управления приводом имитатора автоматического избирателя передач включает в себя последовательно соединенные между собой первый и второй преобразователи сигналов управления, программируемый контроллер, согласующее устройство и программируемый блок управления шаговым электродвигателем привода имитатора автоматического избирателя передач, при этом вход первого преобразователя сигналов управления является информационным входом блока управления и подключен ко второму информационному выходу второго вычислителя аппаратно-программного комплекса, дополнительный выход программируемого контроллера является информационным выходом блока управления и подключен к информационному входу имитатора автоматического избирателя передач, а дополнительные входы программируемого контроллера являются одноименными входами блока управления и подключены к соответствующим датчикам положения номера передачи привода.

Предлагаемый динамический тренажер обладает совокупностью существенных признаков, неизвестных из уровня технических решений подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Новизна» для полезной модели.

Сущность полезной модели поясняется с помощью чертежей, где на:

- фиг. 1 - представлена структурная схема тренажера;

- фиг. 2 - кинематическая схема имитатора автоматического избирателя передач с приводом;

- фиг. 3 - структурная схема блока управления приводом имитатора автоматического избирателя передач;

- фиг. 4 - общий вид имитатора автоматического избирателя передач;

- фиг. 5 - общий вид привода имитатора автоматического избирателя передач;

- фиг. 6 - общий вид блока управления приводом имитатора автоматического избирателя передач;

- фиг. 7 - общий вид рабочего места механика-водителя;

- фиг. 8 - общий вид динамического тренажера.

Динамический тренажер (фиг. 1) содержит имитатор 1 кабины рабочего места механика-водителя с расположенными внутри нее имитаторами пультовой аппаратуры и средств управления, включающие щиток 2 приборов механика-водителя с элементами индикации и световой сигнализации, датчики 3 исполнительных механизмов управления, соединенные с механизмами 4 имитации нагрузки, входы/выходы которых подключены к соответствующим выходам/входам устройства 5 сопряжения, систему визуализации в виде имитаторов 6 оптических приборов наблюдения для дневного или ночного вождения и установленных перед видеомонитором 7, размещенным в смотровом окне механика-водителя с внешней стороны имитатора 1 кабины.

Аппаратно-программный комплекс тренажера содержит два вычислителя 8 и 9, объединенных между собой в единую локальную сеть посредством сетевого коммутатора 10.

Рабочее место 11 инструктора включает в себя два видеомонитора 12 и 13, к одному из которых подключены клавиатура 14 и манипулятор 15 «мышь». Видеовходы и информационные входы первого и второго видеомониторов 12 и 13 подключены к соответствующим выходам первого вычислителя 8, а видеовыход второго вычислителя 9 подключен к видеовходу видеомонитора 7 механика-водителя.

Первый информационный выход/вход второго вычислителя 9 подключен к соответствующему информационному входу/выходу устройства 5 сопряжения, а второй информационный выход подключен ко входу блока 16 управления динамической платформой 17.

Дополнительно в состав динамического тренажера введены имитатор 18 автоматического избирателя передач с элементами управления и индикации номера передачи, привод 19 имитатора автоматического избирателя передач и блок 20 управления приводом 19, объединенных между собой посредством связей (см. фиг. 1).

Привод 19 имитатора автоматического избирателя передач включает в себя шаговый электродвигатель 21, на валу которого закреплено зубчатое колесо 22 (см. фиг. 2), связанное с зубчатым сектором 23, шарнирно соединенным посредством тяги 24 с рукояткой 25 имитатора 18 автоматического избирателя передач, шарнирно установленной на его основании. Рукоятка 25 имеет возможность перемещения по пазам гребенки жестко установленного на основании имитатора 18 автоматического избирателя передач копира 26.

На торце зубчатого сектора 23 привода 19 имитатора автоматического избирателя передач выполнены радиальные пазы 27 для фиксации положений зубчатого сектора 23 с помощью подпружиненного фиксатора 28.

В основании привода 19 имитатора автоматического избирателя передач по окружности относительно оси вращения зубчатого сектора 23 расположены датчики 29 положения рукоятки 25 имитатора 18 автоматического избирателя передач (датчики положения номера передачи), управляемые расположенным на зубчатом секторе 23 упором 30. В качестве датчиков 29 в динамическом тренажере могут быть использованы, например, микропереключатели типа МП1105ЛУХЛ3.051А.

Блок 20 управления приводом 19 имитатора автоматического избирателя передач включает в себя последовательно соединенные между собой первый и второй преобразователи 31 и 32 сигналов управления со второго информационного выхода второго вычислителя 9, программируемый контроллер 33, согласующее устройство 34 и программируемый блок 35 управления шаговым электродвигателем 21 в приводе 19 имитатора автоматического избирателя передач.

В качестве преобразователей 31 и 32 в тренажере могут быть использованы соответственно преобразователь USB/RS-232 типа ADAM-452 и преобразователь RS-232/ТТЛ типа микросхемы МАХ232ЕРЕ.

Программируемый контроллер 33 может быть выполнен на микросхеме ATmegal6-16PU и микросхемах 533 серии, а в качестве программируемого блока 35 управления может быть использован, например, блок SMSD-8,0, работающий совместно с шаговым электродвигателем FL86STH118-6004А (разработчик и поставщик ООО «НПФ «Электропривод» г. Санкт-Петербург).

С помощью программируемого контроллера 33 осуществляется формирование управляющих сигналов в уровнях ТТЛ для программируемого блока 35 управления. Преобразование уровней ТТЛ с выхода контроллера 33 в сигналы, необходимые для управления блоком 35 управления (сигналы скорости движения, останова, пуска, переброса скорости и др.), осуществляется в согласующем устройстве 34, в качестве которого могут быть использованы, например, транзисторные ключи.

В качестве динамической платформы 17 и блока 16 управления в тренажере использованы соответственно трехстепенная динамическая платформа ДП-03 (разработчик и изготовитель ОАО «Тренажерные системы» г. Тула) и блок управления динамической платформой ИЯЕЛ3.624.132 (разработчик и изготовитель ОАО «Тулаточмаш»).

Видеомонитор 7 предназначен для показа механику-водителю участков маршрута, которые ему следует преодолеть при обучении вождению или для вывода тестовых подсказок при обучении, например, при подготовке и пуску двигателя боевой машины. Изображение на экране видеомонитора 7 можно наблюдать только через имитатор 6 прибора наблюдения. Видеомонитор 7 и имитатор 6 прибора наблюдения закрываются кожухом, который крепится к каркасу имитатора 1 кабины механика-водителя. В имитаторе 1 кабины используется оптический прибор ТНПО для дневного вождения или имитатор прибора ТВНЕ для ночного вождения.

Органы управления и приборы пультовой аппаратуры, установленные в имитаторе 1 кабины механика-водителя, заимствованы из штатной боевой машины пехоты и доработаны в части установки датчиков и приводов к ним.

Устройство 5 сопряжения предназначено для преобразования аналоговых сигналов с датчиков органов управления пультовой аппаратуры в цифровой код и обратно, а также для формирования сигналов управления контрольно-измерительными приборами и индикаторами имитатора 2 щитка приборов и другой пультовой аппаратуры и передачи их по последовательному интерфейсу в вычислитель 9.

Видеомонитор 12 предназначен для управления работой тренажера и отображения на нем состояния органов управления и контрольно-измерительных приборов пультовой аппаратуры. Второй видеомонитор 13 предназначен для отображения на нем видеоинформации, аналогичной выводимой на видеомонитор 7 механика-водителя, т.е. информации преодолеваемого участка местности. Вывод такой же видеоинформации на видеомонитор 13 рабочего места 11 инструктора осуществляется через коммутатор 10 локальной сети и вычислитель 8.

Аппаратную основу вычислительных средств тренажера составляют управляющий вычислитель 8 и моделирующий вычислитель 9.

Выбор и запуск учебных задач, ввод тестовой информации и управление работой динамического тренажера в целом осуществляется инструктором с помощью клавиатуры 14 и манипулятора 15 «мышь» в соответствии с программами, установленными в вычислителе 8, и информацией, отображаемой на видеомониторах 12 и 13.

Принцип действия предлагаемого динамического тренажера основан на моделировании динамики движения боевой машины пехоты по реальной местности, отработке и привитии механику-водителю навыков по обращению с пультовой аппаратурой и навыков вождения БМП в зависимости от местности с автоматической или ручной коробкой передач.

Информационное подобие тренажера по зрительному восприятию реальной местности обеспечивается формированием в вычислителе 9 и выводом на экраны видеомониторов 7 и 13 синтезированной местности и аналогичной местности, наблюдаемой механиком-водителем в реальных условиях.

Динамическое подобие тренажера реальной БМП обеспечивается решением в вычислителе 9 дифференциальных уравнений движения боевой машины пехоты по пересеченной местности.

Функционирование тренажера поддерживается специализированным программным обеспечением, установленным в вычислителях 8 и 9.

Запуск задач на выполнение согласно «Памятке по эксплуатации БМП-ЗМ механику-водителю» «Эр688М-сб6-43ДПЭ1» организован в тренажере в виде систем многоуровневых меню и производится инструктором. Инструктор управляет процессом обучения: ведет журнал обучаемых механиков-водителей, выбирает задачу и исходную позиционную обстановку, устанавливает условия выполнения задачи и контролирует ее выполнение.

Динамический тренажер работает следующим образом. Механик-водитель в соответствии с предъявленной визуальной обстановкой и с требованиями «Памятки по эксплуатации БМП-3М…» выполняет действия по вождению БМП: вождению в сложных дорожно-грунтовых условиях (глубокий снег, песок, грязь), выдвижению к рубежу для перехода в атаку, осуществлению маневра с целью выхода во фланг или тыл объекта атаки, совершению маневров поворотом при различных передачах и оборотах двигателя, в состоянии юза и заноса.

Во всех режимах работы включение и выключение первой передачи, а также включение и выключение передач заднего хода должно выполняться механиком-водителем только вручную при выключенном тумблере «АВТО» на имитаторе 18 автоматического избирателя передач. При этом включение или отключение режима автоматического переключения передач может производиться в любой момент времени по усмотрению механика-водителя. Для выбора автоматического режима включения передачи механик-водитель устанавливает тумблер «АВТО» на имитаторе 18 автоматического избирателя передач во включенное положение, при котором, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и соответствующего положения нажатой механиком-водителем педали подачи топлива, в вычислителе 9 формируется сигнал для автоматического включения повышенной передачи. Сигнал с выхода вычислителя 9 поступает на информационный вход блока 20 управления, в котором преобразуется в соответствующие управляющие импульсы (требуемой амплитуды, частоты и фазы) для работы шагового двигателя 21 в приводе 19.

Шаговый двигатель 21 начинает работать и разворачивает зубчатый сектор 23 (см. фиг. 2) до момента срабатывания соответствующего этой передачи датчика 29 положения. Одновременно с разворотом зубчатого сектора 23 производится автоматический поворот рукоятки 25 имитатора 18 автоматического избирателя передач до попадания в соответствующий паз копира 26.

По сигналу сработанного датчика 29 в блоке 20 управления формируется цифровой двоичный код, поступающий в имитатор 18 автоматического избирателя передач для индикации механику-водителю номера включенной передачи. Одновременно с этим сигнал с датчика 29 положения, соответствующий номеру включенной передачи, поступает через устройство 5 сопряжения в вычислитель 9 для снятия сигнала управления со входа блока 20. Для движения на выбранной передаче с постоянной скоростью механик-водитель должен удерживать педаль подачи топлива в нажатом положении, не нажимая ее до упора.

Включение пониженных передач осуществляется также автоматически: при отпускании механиком-водителем педали подачи топлива или при увеличении момента сопротивления движению боевой машины пехоты на соответствующих для каждой включенной передачи частотах вращения коленчатого вала двигателя. Для имитации частоты вращения коленчатого вала двигателя в приводе педали подачи топлива тренажера используется датчик потенциометрического типа. Во время работы автомата возможно также ручное переключение передач механиком-водителем.

Результаты выполнения механиком-водителем действий во всех режимах работы и на различных маршрутах движения боевой машины записываются в базу данных аппаратно-программного комплекса тренажера для последующей оценки и ведения статистики процесса обучения и подготовки механиков-водителей.

По сравнению с известными предлагаемый динамический тренажер обладает широкими функциональными, техническими и методологическими возможностями, позволяет механику-водителю в полной мере во всех режимах проводить отработку навыков вождения боевой машины пехоты на различных участках и маршрутах местности.

Claims (3)

1. Динамический тренажер для обучения и подготовки механика-водителя боевой машины пехоты, содержащий установленный на динамической платформе имитатор кабины рабочего места механика-водителя с размещенными внутри нее имитаторами пультовой аппаратуры и средств управления, включающие щиток приборов механика-водителя с элементами индикации и световой сигнализации, датчики исполнительных механизмов управления и механизмы имитации нагрузки, входы/выходы которых подключены к выходам/входам устройства сопряжения, систему визуализации в виде имитаторов оптических приборов наблюдения для дневного или ночного вождения, установленных перед видеомонитором, размещенным в смотровом окне механика-водителя с внешней стороны имитатора кабины, а также аппаратно-программный комплекс в составе двух вычислителей, объединенных между собой в единую локальную сеть посредством сетевого коммутатора, и рабочее место инструктора, включающее два видеомонитора, к одному из которых подключены клавиатура и манипулятор "мышь", при этом видеовходы и информационные входы первого и второго видеомониторов подключены к соответствующим выходам первого вычислителя, видеовыход второго вычислителя подключен к видеовходу видеомонитора механика-водителя, первый информационный выход/вход второго вычислителя подключен к соответствующему информационному входу/выходу устройства сопряжения, а второй информационный выход второго вычислителя подключен ко входу блока управления динамической платформой, отличающийся тем, что в него дополнительно введены имитатор автоматического избирателя передач с элементами индикации номера передачи, механически соединенный посредством тяги с приводом имитатора автоматического избирателя передач, включающим в себя датчики положения номера передачи и электродвигатель, и блок управления приводом имитатора автоматического избирателя передач, выход которого подключен к электродвигателю привода, а информационный вход - ко второму

информационному выходу второго вычислителя аппаратно-программного комплекса, при этом информационный выход блока управления приводом подключен к информационному входу имитатора автоматического избирателя передач, а дополнительные входы блока управления приводом и устройства сопряжения объединены между собой и подключены к одноименным выходам соответствующих датчиков положения номера передачи привода имитатора автоматического избирателя передач.

2. Динамический тренажер для обучения и подготовки механика-водителя боевой машины пехоты по п. 1,отличающийся тем, что привод имитатора автоматического избирателя передач дополнительно включает в себя закрепленное на валу электродвигателя зубчатое колесо, связанное с зубчатым сектором, шарнирно соединенным посредством тяги с рукояткой имитатора автоматического избирателя передач, шарнирно установленной на его основании с возможностью перемещения по пазам гребенки копира, жестко закрепленного на основании имитатора автоматического избирателя передач, при этом на торце зубчатого сектора привода имитатора автоматического избирателя передач выполнены радиальные пазы для фиксации положения зубчатого сектора с помощью подпружиненного фиксатора, а в основании привода имитатора автоматического избирателя передач по окружности относительно оси вращения зубчатого сектора расположены датчики положения номера передачи, срабатывание которых осуществляется упором, расположенным на зубчатом секторе привода имитатора автоматического избирателя передач, при этом радиальные пазы гребенки имитатора автоматического избирателя передач выполнены в соответствии с угловым расположением осей датчиков привода имитатора автоматического избирателя передач.

3. Динамический тренажер для обучения и подготовки механика-водителя боевой машины пехоты по п. 1,отличающийся тем, что блок управления приводом имитатора автоматического избирателя передач включает в себя последовательно соединенные между собой первый и второй преобразователи сигналов управления, программируемый контроллер,

согласующее устройство и программируемый блок управления шаговым электродвигателем привода имитатора автоматического избирателя передач, при этом вход первого преобразователя сигналов управления является информационным входом блока управления и подключен ко второму информационному выходу второго вычислителя аппаратно-программного комплекса, дополнительный выход программируемого контроллера является информационным выходом блока управления приводом и подключен к информационному входу имитатора автоматического избирателя передач, а дополнительные входы программируемого контроллера являются одноименными входами блока управления приводом и подключены к соответствующим датчикам положения номера передачи привода имитатора автоматического избирателя передач.

Images