RU2081458C1

RU2081458C1 - Method for generation of varied acceleration for simulation of movement of vehicle and device which implements said method

Info

Publication number: RU2081458C1
Application number: RU95119284A
Authority: RU
Inventors: О.А. Серебренников; А.Б. Мурынин; В.В. Кулаков
Original assignee: Серебренников Олег Александрович
Priority date: 1995-11-16
Filing date: 1995-11-16
Publication date: 1997-06-10

Abstract

FIELD: training equipment for vehicles such as cars, ships, submarines, railroad locomotives, aircraft and so on. SUBSTANCE: two-stage hinge 7 with cabin 12 and counter weight 14 are located on boom 2 which rotates in horizontal plane. Both hinge and cabin are mounted for movement along boom 2 so that they can cross rotation axis of boom. Another claim of invention describes device design in which arms 3 and 4 of boom 5 are mounted for rotation about their connection point on axis 5 in vertical direction or impact corresponding restrictive members. In addition device may have units which simulates environment and control unit of vehicle. EFFECT: practically exhaustive range of simulated accelerations. 20 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к тренажерам для имитации перемещения различных движущихся средств, таких как автомобили, суда (в том числе подводные), локомотивы, летательные аппараты и т.д. The invention relates to simulators for simulating the movement of various moving means, such as cars, ships (including underwater), locomotives, aircraft, etc.

Подобные тренажеры широко известны. Similar exercise machines are widely known.

Так, в патенте США N 5021982, 1991, описан способ и устройство для имитации ощущений пилота в самолете. В этом способе кабину с пилотом, установленную в трехстепенном подвесе на конце стрелы, раскручивают в горизонтальной плоскости и с помощью специальной программируемой системы управления вращают вокруг соответствующих осей подвеса, тем самым имитируя различные изменения ускорения, возникающие при движении самолета. So, in US patent N 5021982, 1991, describes a method and device for simulating the sensations of a pilot in an airplane. In this method, the cockpit with the pilot, mounted in a three-stage suspension at the end of the boom, is untwisted in a horizontal plane and, using a special programmable control system, is rotated around the corresponding axes of the suspension, thereby simulating various changes in acceleration that occur when the aircraft moves.

Однако данный способ и реализующее его устройство имеют ограниченный набор возможных имитируемых ускорений. However, this method and the device implementing it have a limited set of possible simulated accelerations.

Наиболее близким к способу по изобретению является способ создания изменяемого ускорения для имитации перемещения движущегося средства, заключающийся в том, что заранее устанавливают кабину в по меньшей мере двухстепенном подвесе на одном плече стрелы, вращающейся вокруг вертикальной оси, на другом плече упомянутой стрелы устанавливают соответствующий противовес, раскручивают стрелу до заданной скорости вращения, а для имитации изменений по направлению ускорения в движении движущегося средства вращают кабину вокруг соответствующих осей ее подвеса (патент США N 5051094, 1991). Closest to the method according to the invention is a method of creating a variable acceleration to simulate the movement of a moving means, which consists in pre-installing the cab in at least two-stage suspension on one arm of the boom, rotating around a vertical axis, on the other arm of the said boom install the corresponding counterweight, untwist the boom to a given speed of rotation, and to simulate changes in the direction of acceleration in the movement of a moving means, rotate the cabin around the corresponding its axis of suspension (US patent N 5051094, 1991).

Наиболее близким к устройству по изобретению является устройство для создания изменяемого ускорения, содержащее установленный на неподвижной опоре первый приводной механизм, на вертикальной оси вращения которого закреплена двухплечевая стрела, на первом и втором плечах которой установлены соответственно двухстепенной подвес и противовес, в упомянутом двухстепенном подвесе установлена кабина со вторым и третьим приводными механизмами, оси вращения которых совпадают с осями упомянутого двухстепенного подвеса (патент США N 5051094, 1991). Closest to the device according to the invention is a device for creating variable acceleration, comprising a first drive mechanism mounted on a fixed support, on the vertical axis of rotation of which a two-arm arrow is mounted, on the first and second arms of which there are mounted a two-stage suspension and a counterweight, respectively, a cabin is installed in said two-stage suspension with the second and third drive mechanisms, the axis of rotation of which coincide with the axes of the aforementioned two-stage suspension (US patent N 5051094, 1991).

Недостатком этого известного способа и реализующего его устройства также является ограниченный набор возможных имитируемых ускорений. Так, данное устройство, как и устройство по вышеуказанному патенту США N 5021982, не позволяет имитировать резкую смену знака ускорения (т.е. например, резкое торможение при разгоне) вследствие инерционности вращающихся частей этого устройства. Не дает оно и возможности имитировать кратковременные изменения величины ускорения в движении движущегося средства, а также падения и удары. The disadvantage of this known method and its implementing device is also a limited set of possible simulated accelerations. So, this device, like the device according to the above US patent N 5021982, does not allow simulating a sharp change in the sign of acceleration (i.e., for example, sudden braking during acceleration) due to the inertia of the rotating parts of this device. Nor does it give the opportunity to simulate short-term changes in the magnitude of the acceleration in the movement of a moving vehicle, as well as falls and bumps.

Поэтому задачей изобретения является обеспечение способа и устройства для создания изменяемого ускорения для имитации перемещения движущегося средства, которые были бы лишены указанных недостатков и позволяли бы создавать полную гамму различных изменений ускорения, возникающих при реальном перемещении движущегося средства. Therefore, the object of the invention is the provision of a method and device for creating variable acceleration to simulate the movement of a moving means, which would be devoid of these drawbacks and would allow you to create a full gamut of various changes in acceleration that occur during the actual movement of the moving means.

Поставленная задача решается в одном варианте способа создания изменяемого ускорения для имитации перемещения движущегося средства, заключающемся в том, что заранее устанавливают кабину в по меньшей мере двухстепенном подвесе на одном плече стрелы, вращающейся вокруг вертикальной оси, на другом плече стрелы устанавливают соответствующий противовес, раскручивают стрелу до заданной скорости вращения, а для имитации изменений по направлению ускорения при перемещении движущегося средства вращают кабину вокруг соответствующих осей ее подвеса, благодаря тому, что подвес с кабиной и противовес размещают на стреле с возможностью их одновременного перемещения вдоль стрелы в противоположных направлениях и для имитации изменений по величине ускорения при перемещении движущегося средства одновременно перемещают подвес с кабиной и противовес с заданной скоростью в противоположных направлениях вдоль стрелы. The problem is solved in one embodiment of the method of creating variable acceleration to simulate the movement of a moving vehicle, which consists in pre-installing the cab in at least two-stage suspension on one arm of the boom, rotating around a vertical axis, on the other arm of the boom, the corresponding counterweight is installed, untwist the boom to a given rotation speed, and to simulate changes in the direction of acceleration when moving a moving tool, rotate the cab around its corresponding axes the suspension, due to the fact that the suspension with the cabin and the counterweight are placed on the boom with the possibility of their simultaneous movement along the boom in opposite directions and to simulate changes in the magnitude of the acceleration when moving a moving vehicle, the suspension with the cabin and the counterweight are simultaneously moved at a given speed in opposite directions along the arrow .

При этом для имитации резкой смены направления перемещения движущегося средства подвес с кабиной и противовес устанавливают на плечах стрелы симметрично относительно ее вертикальной оси вращения и перемещают подвес с кабиной и противовес вдоль стрелы навстречу друг другу с переходом через положение ее вертикальной оси вращения. At the same time, to simulate a sharp change in the direction of movement of the moving means, the suspension with the cabin and the counterweight are mounted on the boom arms symmetrically with respect to its vertical axis of rotation and the suspension with the cabin and the counterweight are moved along the arrow towards each other with the transition through the position of its vertical axis of rotation.

Та же задача решается в реализующем вышерассмотренный вариант способа устройстве для создания изменяемого ускорения, содержащем установленный на неподвижной опоре первый приводной механизм, на вертикальной оси вращения которого закреплена двухплечевая стрела, на первом и втором плечах которой установлены соответственно двухстепенной подвес и противовес, в двухстепенном подвесе установлена кабина со вторым и третьим приводными механизмами, оси вращения которых совпадают с осями двухстепенного подвеса, благодаря тому, что стрела выполнена в виде рамочной конструкции, двухстепенной подвес с кабиной и противовес размещены соответственно внутри и снаружи этой рамочной конструкции с возможностью перемещения вдоль нее в противоположных направлениях и снабжены четвертым приводным механизмом для такого перемещения. The same problem is solved in a device for creating variable acceleration, which implements the above-described method, comprising a first drive mechanism mounted on a fixed support, on the vertical axis of rotation of which a two-arm arrow is mounted, on the first and second arms of which a two-stage suspension and a counterbalance are installed, respectively, in a two-stage suspension a cabin with second and third drive mechanisms, the axis of rotation of which coincide with the axes of the two-stage suspension, due to the fact that the boom is It is made in the form of a frame structure, a two-stage suspension with a cab and a counterweight are placed respectively inside and outside of this frame structure with the possibility of moving along it in opposite directions and are equipped with a fourth drive mechanism for such movement.

В другом варианте способе по изобретению вышеуказанный технический результат достигается благодаря тому, что подвес с кабиной и противовес размещают на плечах стрелы с возможностью их перемещения вдоль стрелы, а оба плеча стрелы выполняют с возможностью их одновременного перемещения в вертикальной плоскости относительно точки закрепления стрелы на ее вертикальной оси вращения, для имитации изменений величины ускорения при перемещении движущегося средства перемещают подвес с кабиной и противовес с заданной скоростью вдоль стрелы в противоположных направлениях, а для имитации кратковременных изменений величины ускорения при перемещении движущегося средства вращают плечи стрелы с заданной скоростью в вертикальной плоскости в противоположных направлениях относительно точки закрепления стрелы на ее вертикальной оси вращения. In another embodiment of the method according to the invention, the above technical result is achieved due to the fact that the suspension with the cabin and the counterweight are placed on the arms of the boom with the possibility of their movement along the boom, and both arms of the boom can be simultaneously moved in a vertical plane relative to the point of attachment of the boom on its vertical axis of rotation, to simulate changes in the magnitude of the acceleration when moving a moving means move the suspension with the cab and the counterweight at a given speed along the boom in p in opposite directions, and to simulate short-term changes in the magnitude of the acceleration when moving a moving tool rotate the arms of the arrow with a given speed in a vertical plane in opposite directions relative to the anchor point of the arrow on its vertical axis of rotation.

При этом для имитации падений и ударов при перемещении движущегося средства вращение плеч стрелы в вертикальной плоскости осуществляют до касания соответствующих ограничителей концами плеч стрелы. Moreover, to simulate falls and shocks when moving a moving tool, the rotation of the boom arms in a vertical plane is carried out until the respective stops are touched by the ends of the boom arms.

Тот же результат достигается в реализующем этот вариант способа устройстве для создания изменяемого ускорения благодаря тому, что подвес с кабиной и противовес размещены на плечах стрелы с возможностью перемещения вдоль этих плеч и снабжены четвертым приводным механизмом для такого перемещения, а оба плеча стрелы закреплены на вертикальной оси вращения с возможностью их одновременного вращения в вертикальной плоскости относительно точки закрепления и снабжены пятым приводным механизмом для такого вращения. The same result is achieved in a device implementing this variant of the method for creating variable acceleration due to the fact that the suspension with a cabin and a counterweight are placed on the boom arms with the possibility of moving along these arms and are equipped with a fourth drive mechanism for such movement, and both boom arms are fixed on the vertical axis rotation with the possibility of simultaneous rotation in a vertical plane relative to the fixing point and equipped with a fifth drive mechanism for such rotation.

При этом на незакрепленном конце по меньшей мере первого плеча стрелы установлены амортизаторы удара. At the same time, shock absorbers are installed on the loose end of at least the first arm of the boom.

Противовес в этом варианте устройства для создания изменяемого ускорения может быть выполнен в виде второго подвеса с кабиной, аналогичными уже имеющимся. The counterweight in this embodiment of the device for creating variable acceleration can be made in the form of a second suspension with a cabin similar to those already available.

Особенностью обоих вариантов способа по изобретению является то, что заранее снабжают кабину визуальными средствами для имитации обстановки кабины движущегося средства и окружающей движущееся средство среды и имитируют с их помощью зрительные эффекты, возникающие при движении движущегося средства с учетом имитируемых изменяющихся ускорений. A feature of both variants of the method according to the invention is that they provide the cabin with visual means in advance to simulate the environment of the cabin of a moving vehicle and the environment surrounding the moving vehicle and simulate the visual effects arising from the movement of the moving vehicle taking into account the simulated changing accelerations.

Особенностью обоих вариантов способа по изобретению является также и то, что заранее снабжают кабину органами управления движущегося средства и имитируют с их помощью все изменения ускорений в движении движущегося средства. A feature of both variants of the method according to the invention is also that they pre-equip the cabin with the controls of the moving means and simulate with their help all changes in the accelerations in the movement of the moving means.

Кроме того, в обоих вариантах способа по изобретению могут имитироваться вибрационные нагрузки кабины. In addition, in both variants of the method according to the invention, vibration loads of the cabin can be simulated.

Особенностью обоих вариантов устройства по изобретению является то, что кабина снабжена аудиовизуальными средствами для имитации обстановки кабины движущегося средства и окружающей движущееся средство среды, а также органами управления транспортным средством для имитации процесса управления им, причем аудиовизуальные средства, органы управления, а также все приводы соединены соответствующими линиями связи с программируемым управляющим средством. A feature of both variants of the device according to the invention is that the cabin is equipped with audiovisual means for simulating the environment of the cabin of a moving vehicle and the environment surrounding the moving means, as well as vehicle controls for simulating the process of controlling it, while the audiovisual means, controls, and all drives are connected appropriate communication lines with programmable control means.

При этом особенностью устройства является то, что аудиовизуальные средства включают в себя по меньшей мере экран внешнего обзора, приборную панель движущегося средства и средство воспроизведения звука. Moreover, a feature of the device is that the audiovisual means include at least an external review screen, a dashboard of the moving means and a sound reproducing means.

Кроме того, устройство по изобретению может быть снабжено приводом вибрационных нагрузок для имитации вибраций упомянутой кабины. In addition, the device according to the invention can be provided with a drive of vibration loads to simulate the vibrations of said cab.

Изобретение поясняется чертежами, где одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым признакам. The invention is illustrated by drawings, where the same reference position refer to the same features.

На фиг.1 приведена схема первого варианта устройства по изобретению, вид спереди; на фиг. 2 то же, вид сбоку; на фиг.3 схема второго варианта устройства по настоящему изобретению; на фиг. 4 схема усилий, действующих в кабине устройства при имитации перемещения движущегося средства; на фиг. 5 - общая блок-схема системы управления имитацией с использованием устройства по настоящему изобретению; на фиг.6 внутренность кабины при имитации перемещения движущегося средства. Figure 1 shows a diagram of a first embodiment of a device according to the invention, front view; in FIG. 2 same side view; figure 3 diagram of a second variant of the device according to the present invention; in FIG. 4 diagram of the forces acting in the cockpit of a device while simulating the movement of a moving vehicle; in FIG. 5 is a general block diagram of a simulation management system using the device of the present invention; in Fig.6, the inside of the cabin when simulating the movement of a moving vehicle.

Первый вариант способа создания изменяемого ускорения для имитации перемещения движущегося средства по изобретению реализуется в устройстве для имитации изменяемого ускорения, представленном на фиг. 1. Устройство 1 содержит стрелу 2, состоящую из первого 3 и второго 4 плеча. Плечи 3 и 4 отсчитываются от вертикальной оси 5, вокруг которой стрела 2 может вращаться в горизонтальной плоскости с помощью первого привода 6. Стрела 2 имеет рамочную конструкцию, условно показанную на чертеже состоящей из четырех горизонтальных направляющих (штанг), скрепленных на концах перемычками, образующими квадрат (см.фиг.2). Количество горизонтальных направляющих, форма образуемой перемычками фигуры, а также наличие и вид других соединительных элементов между парами направляющих в данном случае не имеют значения. Важно лишь, чтобы эти перемычки не занимали пространства внутри образующейся рамочной конструкции и не выдавались далеко в сторону от ее поперечного сечения. The first variant of the method of creating variable acceleration for simulating the movement of a moving means according to the invention is implemented in the device for simulating variable acceleration shown in FIG. 1. The device 1 contains an arrow 2, consisting of the first 3 and second 4 arms. The shoulders 3 and 4 are counted from the vertical axis 5, around which the boom 2 can rotate in the horizontal plane with the help of the first drive 6. The boom 2 has a frame structure, conventionally shown in the drawing, consisting of four horizontal guides (rods) fastened at the ends with jumpers forming square (see figure 2). The number of horizontal guides, the shape of the figure formed by the jumpers, as well as the presence and appearance of other connecting elements between the pairs of guides in this case do not matter. It is only important that these jumpers do not occupy the space inside the resulting frame structure and do not protrude far away from its cross section.

В свободном пространстве внутри рамочной конструкции стрелы 2 в ее первом плече 3 установлен подвес 7. Этот подвес выполнен по крайней мере двухстепенным, т.е. имеет по меньшей мере две оси: первую ось 8 со вторым приводом 9 и вторую ось 10 с третьим приводом 11. Эти приводы 9 и 11 обеспечивают вращение кабины 12, установленной в подвесе 7, вокруг соответствующих осей 8 и 10. Кабина 12 может быть оснащена, кроме того, приводом 13 вибрационных нагрузок. In the free space inside the frame structure of the boom 2, a suspension 7 is installed in its first arm 3. This suspension is made at least two-stage, i.e. has at least two axes: the first axis 8 with the second drive 9 and the second axis 10 with the third drive 11. These drives 9 and 11 rotate the cab 12 mounted in the suspension 7 around the corresponding axes 8 and 10. The cab 12 can be equipped In addition, the drive 13 vibration loads.

Снаружи второго плеча 4 стрелы 2 установлен противовес 14 для уравновешивания подвеса 7 с кабиной 12. Этот противовес 14 предпочтительно имеет форму неполного кольца (см. фиг. 2), чтобы иметь возможность перемещаться вдоль стрелы 2 по всей ее длине, минуя и положение вертикальной оси 5 вращения. Outside the second arm 4 of the boom 2, a counterweight 14 is mounted to balance the suspension 7 with the cab 12. This counterweight 14 is preferably in the form of an incomplete ring (see FIG. 2) to be able to move along the boom 2 along its entire length, bypassing the position of the vertical axis 5 rotations.

И подвес 7, и противовес 14 установлены на стреле 2 с возможностью перемещения вдоль нее. Для этого устройство 1 снабжено четвертым приводом 15, который вращается вместе со стрелой 2 вокруг вертикальной оси 5. Этот привод 15 с помощью петлевого троса 16, перекинутого через соответствующие ролики 17, может перемещать противовес 14 вправо и влево по фиг.1. На фиг.2 показан один ролик 18, через который перекинут другой аналогичный трос, не показанный на фиг.1, с помощью которого привод 15 может перемещаться подвес 7 с кабиной 12 в тех же направлениях. Привод 15 выполнен так, что перемещения подвеса 7 и противовеса 14 происходят в противоположных направлениях. Показанная на фиг. 1 и 2 тросовая конструкция привода 15 необязательна, важно лишь, чтобы он обеспечивал одновременное перемещение подвеса 7 с кабиной 12 и противовеса 14 в противоположных направлениях. Both the suspension 7 and the counterweight 14 are mounted on the boom 2 with the possibility of movement along it. To this end, the device 1 is equipped with a fourth drive 15, which rotates together with the boom 2 about a vertical axis 5. This drive 15, with the help of a loop cable 16 thrown over the corresponding rollers 17, can move the counterweight 14 to the right and left in Fig. 1. Figure 2 shows one roller 18 through which another similar cable, not shown in figure 1, is thrown, with which the drive 15 can move the suspension 7 with the cab 12 in the same directions. The drive 15 is made so that the movement of the suspension 7 and the counterweight 14 occur in opposite directions. Shown in FIG. 1 and 2, the cable structure of the actuator 15 is optional, it is only important that it ensures the simultaneous movement of the suspension 7 with the cab 12 and the counterweight 14 in opposite directions.

При этом расположение подвеса 7 внутри рамочной конструкции стрелы 2, а противовеса 14 снаружи этой рамочной конструкции позволяет перемещать подвес 7 и противовес 14 не только в пределах одного плеча, но и через ось 2 вращения. Moreover, the location of the suspension 7 inside the frame structure of the boom 2, and the counterweight 14 outside this frame structure allows you to move the suspension 7 and the counterweight 14 not only within one shoulder, but also through the axis of rotation 2.

Второй вариант способа создания изменяемого ускорения для имитации перемещения движущегося средства по изобретению реализуется в устройстве для имитации изменяемого ускорения, представленном на фиг.3. Это устройство 19, как и устройство 1, содержит стрелу 2, имеющую первое плечо 3 (правое на фиг. 3) и второе плечо 4 (левое на фиг.3). Стрела 2 также вращается в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси 5 с помощью первого привода 6. The second variant of the method of creating variable acceleration to simulate the movement of a moving means according to the invention is implemented in the device for simulating variable acceleration, shown in Fig.3. This device 19, like device 1, contains an arrow 2 having a first arm 3 (right in FIG. 3) and a second arm 4 (left in FIG. 3). The boom 2 also rotates in a horizontal plane around a vertical axis 5 using the first drive 6.

На первом плече 3 стрелы 2 также установлен не менее чем двухстепенной подвес 8 со вторым приводом 9 и третьим приводом 11, вращающими вокруг осей 8 и 10 кабину 12. Как и в устройстве 1, кабина 12 может быть снабжена приводом 13 вибрационных нагрузок. On the first shoulder 3 of the boom 2 is also installed at least two-stage suspension 8 with a second drive 9 and a third drive 11, rotating around the axes 8 and 10 of the cab 12. As in the device 1, the cab 12 can be equipped with a drive 13 of vibration loads.

На втором плече 4 стрелы 2 установлен противовес 14 для уравновешивания подвеса 7 с кабиной 12. Этот противовес 14, в отличие от варианта по фиг. 1 и 2, может располагаться и внутри рамочной конструкции плеча 4. При этом противовес 14 сам может быть подвесом 7 с кабиной 12, тогда на одном устройстве 19 можно тренировать или проверять одновременно два экипажа или двух наблюдателей. A counterweight 14 is mounted on the second arm 4 of the boom 2 to balance the suspension 7 with the cab 12. This counterweight 14, in contrast to the embodiment of FIG. 1 and 2 can also be located inside the frame structure of the shoulder 4. In this case, the counterweight 14 itself can be a suspension 7 with a cabin 12, then on one device 19 you can train or test two crews or two observers at the same time.

Устройство 19 по второму варианту снабжено четвертым приводом 15 для перемещения подвеса 7 и противовеса 14 вдоль стрелы 2. Этот привод 15 может иметь такую же тросовую конструкцию, как и в устройстве 1 по первому варианту, либо иную конструкцию, позволяющую перемещать подвес 7 и противовес 14 одновременно в противоположных направлениях. The device 19 according to the second embodiment is equipped with a fourth drive 15 for moving the suspension 7 and the counterweight 14 along the boom 2. This drive 15 can have the same cable structure as in the device 1 according to the first embodiment, or a different design that allows you to move the suspension 7 and the counterweight 14 simultaneously in opposite directions.

В отличие от первого варианта первое 3 и второе 4 плечи и стрелы 2 в устройстве 19 по второму варианту установлены на оси 5 с возможностью их вращения в вертикальной плоскости относительно точки их закрепления на оси 5. На фиг.3 показаны пятый привод 20 для этого перемещения, на валу 21 которого выполнена винтовая резьба. Вал 21 с резьбой проходит через резьбовую втулку 22 ползуна 23, который при своем перемещении по вертикали вызывает одновременный подъем или опускание незакрепленных концов плеч 3 и 4 стрелы 2. На незакрепленных концах плеч 3 и 4 установлены амортизаторы 24 удара. In contrast to the first embodiment, the first 3 and second 4 shoulders and arrows 2 in the device 19 according to the second embodiment are mounted on the axis 5 with the possibility of their rotation in a vertical plane relative to the point of their attachment to the axis 5. Figure 3 shows the fifth drive 20 for this movement , on the shaft 21 of which a screw thread is made. The threaded shaft 21 passes through the threaded sleeve 22 of the slider 23, which, when moving vertically, simultaneously causes the loose ends of the arms 3 and 4 of the boom 2 to be raised or lowered. The shock absorbers 24 are mounted on the loose ends of the arms 3 and 4.

Кабина 12 может быть как одноместной, так и многоместной, что в основном определяет габариты устройства и мощности двигателей в его приводах. Предпочтительно форма кабины 12 является шарообразной, однако это не является обязательным условием. The cabin 12 can be either single or multi-seat, which basically determines the dimensions of the device and the power of the engines in its drives. Preferably, the shape of the cabin 12 is spherical, however this is not a prerequisite.

В основе имитации ускорений, возникающих при перемещении движущегося средства, лежит следующий принцип (фиг.4). Если тело массой m, удаленное от оси 5 вращения на расстояние r, вращается вокруг оси 5 с угловой скоростью ω, то на это тело будет действовать центробежная сила F_c=mrω², направленная от оси 5 вращения. Если тело массой m, вращающееся с угловой скоростью ω на расстоянии r от оси 5 вращения, перемещается вдоль направления на ось 5 вращения со скоростью n, то на это тело будет действовать сила Кориолиса F_k=2mνω, направленная по касательной к окружности вращения. С учетом силы тяжести mg результирующая сила, действующая на данное тело, будет равна R mg + F_c+ F_k (в векторной записи). Эта сила R будет равнодействующей трех указанных сил. Очевидно, что если на фиг.4 привести кабину во вращение еще вокруг направления на ось 5 вращения (т.е. вокруг оси 8 на фиг. 2 или 3), то к результирующей силе R добавятся дополнительные составляющие. При приведении тела во вращение еще и вокруг вертикального направления (т.е. вокруг оси 10 на фиг. 2 или 3) появятся новые составляющие результирующей силы R.The basis of the simulation of accelerations that occur when moving a moving tool is the following principle (figure 4). If a body of mass m, remote from the rotation axis 5 by a distance r, rotates around axis 5 with an angular velocity ω, then the centrifugal force F _c = mrω ² directed from the rotation axis 5 will act on this body. If a body of mass m, rotating with an angular velocity ω at a distance r from the axis of rotation 5, moves along the direction of the axis of rotation 5 with a speed n, then the Coriolis force F _k = 2mνω directed along the tangent to the circle of rotation will act on this body. Given the force of gravity mg, the resulting force acting on this body will be equal to R mg + F _c + F _k (in the vector notation). This force R will be the resultant of the three indicated forces. Obviously, if, in Fig. 4, the cab is rotated still around the direction of the axis of rotation 5 (i.e., about the axis 8 in Fig. 2 or 3), then additional components will be added to the resulting force R. When the body is brought into rotation also around the vertical direction (i.e., around axis 10 in Fig. 2 or 3), new components of the resulting force R will appear.

Таким образом, имитация ускорения, действующего при перемещении движущегося средства, должна учитывать все возникающие в результате силы. Так, при имитации разгона или торможения движущегося средства должно происходить изменение частот вращения стрелы 2 до необходимой с одновременным разворотом кабины 12 так, чтобы результирующая сила R была направлена в сторону, соответствующую субъективному низу наблюдателя (как показано на фиг.3). Thus, the simulation of acceleration acting when moving a moving tool should take into account all the resulting forces. So, when simulating the acceleration or braking of a moving vehicle, the rotation frequencies of the boom 2 must change to the necessary speed with the cab 12 turned at the same time, so that the resulting force R is directed to the side corresponding to the subjective bottom of the observer (as shown in Fig. 3).

Имитация ускорения, возникающего при повороте движущегося средства, может осуществляться двояко. В первом случае необходимо обеспечить помимо вращательного еще и линейное движение кабины 12, тогда сила Кориолиса будет имитировать тангенциальную составляющую ускорения, возникающего при повороте. Второй способ заключается в изменении частоты вращения и повороте кабины 12 так, чтобы результирующая возникающих сил была аналогична результирующей по первому случаю. Simulation of acceleration arising from the rotation of a moving vehicle can be carried out in two ways. In the first case, it is necessary to provide, in addition to the rotational, linear movement of the cabin 12, then the Coriolis force will imitate the tangential component of the acceleration that occurs during rotation. The second method consists in changing the rotation frequency and turning the cab 12 so that the resultant of the arising forces is similar to the resultant in the first case.

Все указанные ускорения имитируются как устройством 1, так и устройством 19 путем вращения кабины 12 на стреле 2 вокруг оси 5, вращением кабины 12 в подвесе 7 вокруг осей 8 и 10 и передвижением подвеса 7 вдоль стрелы 2. При этом каждое вращение и/или смещение осуществляется с заранее рассчитанной скоростью и на заранее рассчитанном расстоянии от оси 5. All these accelerations are simulated by both device 1 and device 19 by rotating the cab 12 on the boom 2 around the axis 5, rotating the cab 12 in the suspension 7 around the axes 8 and 10 and moving the suspension 7 along the boom 2. Moreover, each rotation and / or displacement carried out at a pre-calculated speed and at a pre-calculated distance from axis 5.

В устройстве 1 по первому варианту изобретения можно, кроме того, имитировать резкие изменения знака ускорения. Для этого подвес 7 с кабиной 12 и противовес 14 перемещаются вдоль стрелы 2 навстречу друг другу с переходом через ось 5 вращения. В результате изменяется направление вектора r, вследствие чего меняется и направление вектора F_c, что вызывает субъективное ощущение, например, резкого торможения.In the device 1 according to the first embodiment of the invention, it is also possible to simulate sudden changes in the sign of acceleration. To do this, the suspension 7 with the cabin 12 and the counterweight 14 are moved along the boom 2 towards each other with the transition through the axis of rotation 5. As a result, the direction of the vector r changes, as a result of which the direction of the vector F _c also changes, which causes a subjective sensation, for example, of sudden inhibition.

Имитация ускорений, возникающих, например, при посадке летательного аппарата (вплоть до аварийных ситуаций) производится в устройстве 19 по второму варианту изобретения путем резкого перемещения предварительно поднятых плечей 3 и 4 вниз вплоть до соударения амортизаторов 24 с полом. Величина возникающих при этом ускорений должна быть ограничена безопасной для людей величиной. Simulation of accelerations that occur, for example, during landing of an aircraft (up to emergency situations) is performed in the device 19 according to the second embodiment of the invention by abruptly moving the previously raised arms 3 and 4 downward until the shock absorbers 24 hit the floor. The magnitude of the accelerations arising from this should be limited to a value safe for people.

Устройство 19 по второму варианту изобретения позволяет также обеспечить имитацию состояния невесомости. Для этого предварительно поднятые плечи 3 и 4 опускаются с одновременным перемещением подвеса 7 с кабиной 12 вдоль плеча 3 с необходимым ускорением. The device 19 according to the second embodiment of the invention also allows simulating the state of zero gravity. To do this, the previously raised shoulders 3 and 4 are lowered while moving the suspension 7 with the cab 12 along the shoulder 3 with the necessary acceleration.

Имитация перегрузок в устройстве 19 по второму варианту изобретения достигается поднятием плеч 3 и 4 с необходимым ускорением. Кроме того, как в устройстве 1 по первому варианту настоящего изобретения, так и в устройстве 19 по второму его варианту имитация перегрузок может осуществляться увеличением частоты вращения стрелы 2 с одновременным разворотом кабины 12 в нужную сторону. Simulation of overloads in the device 19 according to the second embodiment of the invention is achieved by raising the shoulders 3 and 4 with the necessary acceleration. In addition, both in the device 1 according to the first embodiment of the present invention, and in the device 19 according to the second embodiment, overloads can be simulated by increasing the rotation speed of the boom 2 while turning the cab 12 in the right direction.

Вращение стрелы 2 в устройствах 1 и 19 по обоим вариантам изобретения выполняется приводом 6. Все упомянутые выше развороты кабины 12 и линейные перемещения подвеса 7 с кабиной 12 осуществляются соответствующими приводами 9, 11 и 15 в обоих вариантах устройства по изобретению. Подъем и опускание плеч 3 и 4 стрелы 2 в устройстве 19 по второму варианту изобретения производятся приводом 20. The rotation of the boom 2 in the devices 1 and 19 according to both variants of the invention is carried out by the drive 6. All the above-mentioned turns of the cab 12 and the linear movements of the suspension 7 with the cab 12 are carried out by the respective drives 9, 11 and 15 in both variants of the device according to the invention. The raising and lowering of the shoulders 3 and 4 of the boom 2 in the device 19 according to the second embodiment of the invention are carried out by the drive 20.

Имитация ускорений должна носить не столько количественный, сколько качественный характер, поскольку постоянно действующее неизменное ускорение перестает вскоре восприниматься человеком (эффект привыкания, как к ускорению силы тяжести). Чтобы человек мог оценить направление действия ускорения, ему необходимы специальные меры определенные движения головы (см.Коваленко А.П. Пилоту о работу с авиагоризонтом. М. Транспорт, 1989). Поэтому наиболее эффективно имитировать не сами ускорения, а их изменения, вариации. Пользуясь нечеткостью восприятия постоянно действующих ускорений и опираясь на приблизительное знание программы движения и ориентировочное поведение человека, с помощью медленных плавных движений можно готовить устройство для имитации ускорений в моменты изменения характера и направления перемещения имитируемого движущегося средства. The simulation of accelerations should be not so much quantitative as qualitative, since the constantly acting constant acceleration soon ceases to be perceived by man (the effect of getting used to acceleration of gravity). In order for a person to be able to evaluate the direction of action of acceleration, he needs special measures for certain head movements (see Kovalenko AP Pilot for work with the horizon. M. Transport, 1989). Therefore, the most effective way is not to simulate the accelerations themselves, but their changes, variations. Using the fuzzy perception of constantly acting accelerations and relying on approximate knowledge of the program of movement and approximate human behavior, using slow smooth movements you can prepare a device to simulate accelerations at the moment of changing the nature and direction of movement of the simulated moving means.

Для полной имитации перемещений движущегося средства устройство по изобретению (по любому из обоих вариантов) может быть дополнено (полностью или частично) согласно фиг.5. Кабина 12 может быть снабжена органами 25 управления движущимся средством с необходимыми контрольными приборами. Органы 25 управления через динамическую модель 26 управления движущимся средством (программу управления перемещением) подключены блоку 27 контроля сценария движения, который соединен с блоком 28 моделирования ускорений, связанным с соответствующими приводами устройства 1 или 19. Кроме того, блок 27 контроля сценария движения подключен к блоку 29 трехмерной модели изображения и блоку 30 генерирования звуков, которые соединены соответственно с мониторами 31, воспроизводящими изображения окружающей движущееся средство обстановки, и с громкоговорителями или наушниками, воспроизводящими звуковую обстановку. Блок 27 контроля сценария движения соединен с базой 33 данных окружающей обстановки, где хранятся данные о различных обстановках для разных сценариев движения. К блоку 27 контроля сценария движения могут быть подключены также датчики 34 контроля физиологического состояния наблюдателя или наблюдателей в кабине 12, телекамера 35 для контроля поведения наблюдателя (наблюдателей), база 36 данных поведенческих и психофизиологических реакций наблюдателя, мониторы 37 для контроля поведения наблюдателей в кабине 12 и динамики 38 воспроизведения переговоров наблюдателей. Блоки 27-30 могут быть реализованы в программном виде в компьютере. Общие принципы построения блока 26 и его взаимодействия с программными средствами блоков 27-30 описаны в упомянутом патенте США N 5021982. Их конкретный вид не является предметом изобретения и может быть любым, обеспечивающим реализацию предлагаемых вариантов способа. To fully simulate the movements of a moving means, the device according to the invention (according to any of both options) can be supplemented (fully or partially) according to Fig.5. Cabin 12 may be provided with controls 25 for moving means with the necessary control devices. The controls 25 through the dynamic model 26 for controlling a moving means (motion control program) are connected to the motion script control unit 27, which is connected to the acceleration simulation unit 28 associated with the corresponding drives of the device 1 or 19. In addition, the motion script control unit 27 is connected to the unit 29 of the three-dimensional image model and the sound generating unit 30, which are connected respectively to monitors 31 reproducing images of the surroundings of the moving environment, and loudly Itel or headphones reproduce sound environment. The motion scenario control unit 27 is connected to the environment database 33, where data on various environments for different motion scenarios is stored. Sensors 34 for monitoring the physiological state of the observer or observers in cabin 12, a camera 35 for monitoring the behavior of the observer (s), a database 36 of behavioral and psychophysiological reactions of the observer, monitors 37 for monitoring the behavior of observers in the cabin 12 can also be connected to block 27 for monitoring the scenario of movement and speakers 38 reproducing negotiations of observers. Blocks 27-30 can be implemented in software in a computer. General principles for constructing block 26 and its interaction with software tools of blocks 27-30 are described in the aforementioned US patent N 5021982. Their specific form is not the subject of the invention and can be any one that ensures the implementation of the proposed method variants.

Органы 25 управления располагаются в кабине 12 так, чтобы имитировать внутреннюю обстановку водительского или иного места в имитируемом движущемся средстве. Мониторы 31 располагают так, чтобы обеспечивать иллюзию окружающего движущееся средство пространства. Примерный вид кабины 12 с органами управления и мониторами окружающего пространства приведен на фиг.6. The controls 25 are located in the cab 12 so as to simulate the internal situation of a driver or other place in a simulated moving vehicle. Monitors 31 are positioned so as to provide the illusion of a surrounding moving means of space. An exemplary view of the cabin 12 with controls and monitors of the surrounding space is shown in Fig.6.

В таблице приведен примерный сценарий создания изменяемых ускорений при движении автомобиля (левая часть таблицы) с указанием соответствующих зрительных и звуковых эффектов (правая часть таблицы), формируемых системой по фиг.5. The table shows an exemplary scenario for creating variable accelerations when driving a car (left side of the table), indicating the corresponding visual and sound effects (right side of the table) generated by the system of FIG. 5.

В данном сценарии при подготовительных действиях во время разворота кабины 12 возможно применение вибрационных воздействий для дезориентации наблюдателя в кабине 12. In this scenario, during preparatory actions during the turn of the cabin 12, it is possible to use vibration effects to disorient the observer in the cabin 12.

Таким образом, изобретение обеспечивает получение широкой гаммы разнообразных видов имитируемых ускорений, что позволяет использовать его в самых различных областях. Thus, the invention provides a wide range of different types of simulated accelerations, which allows its use in various fields.

Изобретение может применяться в первую очередь для обучения экипажей вождению различных движущихся средств, в первую очередь летательных аппаратов как военного, так и мирного назначения, и для тренировки экипажа управлению ими в условиях, максимально приближенных к реальным. The invention can be used primarily for training crews in driving various moving means, primarily aircraft for both military and civilian purposes, and for training the crew to manage them in conditions as close as possible to real ones.

Помимо этого изобретение может также использоваться для практического применения в системах дистанционного управления движущимися средствами (транспортными средствами, их моделями, планетоходами и т.п.). In addition, the invention can also be used for practical use in remote control systems of moving vehicles (vehicles, their models, planet rovers, etc.).

Замена рабочих мест позволяет использовать изобретение для обучения пассажиров и персонала транспортных средств соблюдению правил безопасности в нормальных и предаварийных ситуациях движения (например, полета), а также в качестве испытательного стенда для проведения регламентных нагрузочных испытаний бортовых систем как с участием человека, так и без него. Replacing jobs allows the invention to be used to train passengers and vehicle personnel in observing safety rules in normal and pre-emergency traffic situations (for example, flight), as well as as a test bench for routine stress tests of on-board systems both with and without human participation .

Изобретение может использоваться и для медицинских исследований в процессе тренировки вестибулярного аппарата, тренировки внимания и в излучении психодинамических нагрузок на человека, например, в условиях полета на самолете или ракете. The invention can also be used for medical research in the process of training the vestibular apparatus, training attention and in the emission of psychodynamic loads on a person, for example, in flight conditions on an airplane or rocket.

Изобретение пригодно и для обучения и тренировки человека водить автомобили, например, спортивные, которые испытывают значительные нагрузки, может использоваться и в качестве игрового средства в индустрии развлечений. The invention is also suitable for teaching and training a person to drive cars, for example, sports cars that are experiencing significant loads, and can also be used as a gaming tool in the entertainment industry.

Claims

1. A method of creating a variable acceleration to simulate the movement of a vehicle, which consists in pre-installing a cab of at least a two-stage suspension on one arm of a boom rotating around a vertical axis, on the other arm of the boom, a corresponding counterweight is installed, untwist the boom to a predetermined rotation speed, and to simulate changes in the direction of acceleration in the movement of the vehicle rotate the cabin around the corresponding axes of its suspension, characterized in that the suspension with the cabin and prot the willow is placed on the boom with the possibility of their simultaneous movement along the boom in opposite directions, and to simulate changes in the magnitude of the acceleration in the movement of the vehicle, the suspension with the cab and the counterweight are simultaneously moved at a given speed in opposite directions along the boom.

2. The method according to claim 1, characterized in that to simulate a sharp change in the direction of movement of the vehicle, the suspension with the cabin and the counterweight are mounted on the arms of the boom symmetrically with respect to its vertical axis of rotation and the suspension with the cabin and the counterweight are moved along the arrow towards each other with passage through position of the vertical axis of rotation of the boom.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cabin is provided with visual means in advance to simulate the situation of the vehicle cabin and the environment surrounding the vehicle and imitate the visual effects that occur when the vehicle moves taking into account the simulated changing accelerations.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cabin is pre-equipped with vehicle controls and imitates with them all changes in accelerations in the movement of the vehicle.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it further simulate the vibration loads of the cabin.

6. A device for creating variable acceleration, comprising a first drive mechanism mounted on a fixed support, on the vertical axis of rotation of which a two-arm arrow is mounted, on the first and second arms of which two-stage suspension and counterweight are respectively installed, a cabin with a second and third drive mechanisms is installed in a two-stage suspension , the rotation axis of which coincide with the axes of the two-stage suspension, characterized in that the arrow is made in the form of a frame structure, a two-stage suspension with a cabin, etc. tivoves arranged respectively inside and outside of the frame structure to move therealong in opposite directions and provided with a fourth driving mechanism for such movement.

7. The device according to claim 6, characterized in that the cabin is equipped with audiovisual means for simulating the environment of the vehicle cabin and the vehicle environment, as well as vehicle controls for simulating the process of controlling it, and audiovisual means, controls, and all the drives are connected by appropriate communication lines with a programmable control tool.

8. The device according to claim 7, characterized in that the audiovisual means include at least an external view screen, a vehicle dashboard and a sound reproducing means.

9. The device according to any one of paragraphs.6 to 8, characterized in that it is additionally equipped with a drive of vibration loads to simulate the vibrations of the cab.

10. A method of creating a variable acceleration to simulate the movement of a vehicle, which consists in pre-installing the cab in at least a two-stage suspension on one arm of the boom rotating around a vertical axis, on the other arm of the boom they install the corresponding counterweight, untwist the boom to a given rotation speed and to simulate changes in the direction of acceleration in the movement of the vehicle rotate the cabin around the corresponding axes of its suspension, characterized in that the suspension with the cabin, etc. the weight is placed on the arms of the boom with the possibility of movement along the boom, and both arms of the boom can be simultaneously moved in a vertical plane relative to the point of attachment of the boom on its vertical axis of rotation, to simulate changes in the magnitude of the acceleration in the movement of the vehicle, the suspension with the cab and the counterweight are moved set speed along the boom in opposite directions, and to simulate short-term changes in the value of acceleration in the movement of the vehicle rotate four arrows at a given speed in a vertical plane in opposite directions relative to the point of attachment of the arrow on its vertical axis of rotation.

11. The method according to claim 10, characterized in that to simulate falls and shocks in the movement of the vehicle, the rotation of the boom arms in a vertical plane is carried out until the respective stops are touched by the ends of the boom arms.

12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the cabin is provided with visual means in advance to simulate the situation of the vehicle cabin and the environment surrounding the vehicle and imitate the visual effects that occur when the vehicle moves taking into account the simulated changing accelerations.

13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the cabin is pre-equipped with vehicle controls and imitates with them all changes in accelerations in the movement of the vehicle.

14. The method according to any one of paragraphs.10 to 13, characterized in that it further simulate the vibration loads of the cabin.

15. A device for creating variable acceleration, comprising a first drive mechanism mounted on a fixed support, a two-arm boom mounted on a vertical axis of rotation, on the first and second shoulders of which a two-stage suspension and a counterweight are respectively installed, a cabin with a second and third drive mechanisms is installed in the two-stage suspension , the axis of rotation of which coincide with the axes of the two-stage suspension, characterized in that the suspension with a cabin and a counterweight are placed on the arms of the boom with the possibility of moving Ia along these shoulders and provided with a fourth driving mechanism for such movement, and both shoulder boom mounted on a vertical axis of rotation with the possibility of simultaneous rotation in the vertical plane relative to the point of fixing and are provided with a fifth drive mechanism for such rotation.

16. The device according to clause 15, characterized in that shock absorbers are installed on the loose end of at least the first arm arm.

17. The device according to item 15 or 16, characterized in that an additional suspension with a cabin, similar to a suspension with a cabin, is used as a counterweight.

18. The device according to any one of paragraphs.15 to 17, characterized in that the cabin is equipped with audiovisual means for simulating the environment of the vehicle cabin and the vehicle surrounding the vehicle, as well as vehicle controls for simulating the process of driving it, and audiovisual means, controls, as well as all drives are connected by appropriate communication lines with programmable control means.

19. The device according to p, characterized in that the audiovisual means include at least an external review screen, a vehicle dashboard and sound reproducing means.

20. The device according to any one of paragraphs.15 to 19, characterized in that it is further provided with a drive of vibration loads to simulate the vibrations of the cab.