RU2114664C1

RU2114664C1 - Exerciser

Info

Publication number: RU2114664C1
Application number: RU96124513A
Authority: RU
Inventors: Игорь Павлович Соколов
Original assignee: Игорь Павлович Соколов
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-10

Abstract

FIELD: sports and entertaining equipment. SUBSTANCE: exerciser has fixed base, guiding pipe, movable platform with rollers, damping device, raising mechanism, platform braking region, guides, ring, working fluid source with pressure regulating device for platform speeding up. Pipe is arranged in vertical position. Ring is fixed on platform in spaced relation with guiding pipe inner wall. Guides are extending along pipe and partially project beyond its upper end. Platform braking region is positioned in guiding pipe. Exerciser allows simulation of all flight regions in their natural sequence with real overloading of space vehicle to be performed. EFFECT: increased efficiency and entertaining effect. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к тренировочным или развлекательным устройствам и может быть использовано соответственно в качестве тренажера для общефизической подготовки и тренировки летного экипажа или в качестве аттракциона для развлечений. The invention relates to training or entertainment devices and can be used respectively as a simulator for general physical training and flight crew training or as an attraction for entertainment.

Характерной особенностью предлагаемой конструкции является то, что она может воспроизвести полный и естественный цикл полета в космическом аппарате (КА): т.е. разгон, свободный полет, приближающийся к невесомости, торможение и "мягкую посадку". A characteristic feature of the proposed design is that it can reproduce the full and natural cycle of flight in a spacecraft (SC): i.e. acceleration, free flight approaching zero gravity, braking and soft landing.

Известны технические решения, которые могут быть использованы в качестве аттракционов для развлечений. Они содержат опорную конструкцию, платформу в виде кабины, в которой располагается экипаж, привод с трособлочной системой для перемещения кабины и тормоз для остановки последней. В качестве примера таких конструкций можно привести авт. св. СССР 1768205, кл. A 63 G 1/00, 1989 и патент США 5973042, кл. A 63 G 1/00, 1990. Known technical solutions that can be used as attractions for entertainment. They contain a supporting structure, a platform in the form of a cabin in which the crew is located, a drive with a cable block system for moving the cabin and a brake to stop the latter. As an example of such designs, we can cite the author. St. USSR 1768205, class A 63 G 1/00, 1989 and US Pat. No. 5,973,042, cl. A 63 G 1/00, 1990.

Несмотря на различное конструктивное выполнение отдельных узлов и деталей, входящих в состав обоих технических решений, объединяет их то, что перемещение кабины, в первом случае - наклонно, а во втором - вертикально, осуществляется посредством привода с трособлочной системой. Despite the different constructive implementation of the individual nodes and parts that are part of both technical solutions, they are united by the fact that the movement of the cabin, in the first case - is inclined, and in the second - vertically, by means of a drive with a cable block system.

Однако такое перемещение кабины не дает возможности достигнуть эффекта полета в космическом аппарате с имитацией всех стадий его перемещения: разгона, свободного полета, торможения и "мягкой посадки" и присущих этим стадиям перегрузок, что снижает остроту ощущения от катания на таких аттракционах. По этой же причине они не могут быть использованы в качестве тренажеров для подготовки и тренировки летного экипажа, в особенности космонавтов. However, such a movement of the cockpit does not make it possible to achieve the effect of flight in a spacecraft with a simulation of all stages of its movement: acceleration, free flight, braking and soft landing and the overloads inherent in these stages, which reduces the sensation of riding on such attractions. For the same reason, they cannot be used as simulators for the preparation and training of the flight crew, especially astronauts.

Известны технические решения, в которых можно при перемещении объекта достигнуть такие движения, как разгон, участок свободного полета, приближающийся к невесомости, торможение и посадку (см., например, авт. св. СССР N 1639195, кл. F 41 F 1/00, 1989). Known technical solutions in which, when moving an object, it is possible to achieve such movements as acceleration, a free flight area approaching zero gravity, braking and landing (see, for example, ed. St. USSR N 1639195, class F 41 F 1/00 , 1989).

Указанное авторское свидетельство защищает многоступенчатую поршневую установку, которая содержит источник давления, две сообщающиеся газовые камеры, причем одна из них имеет поршень, связанный с источником давления, а другая воздействует на перемещаемый объект, не связанный никакими механическими связями с узлами и деталями установки. The specified copyright certificate protects a multi-stage piston installation, which contains a pressure source, two communicating gas chambers, one of which has a piston connected to a pressure source, and the other acts on a moving object that is not connected by any mechanical connections with the units and parts of the installation.

Однако, если эту известную конструкцию приспособить в качестве тренажера или аттракциона, то она будет неработоспособна в этой роли, т.к. в ней не предусмотрен механизм возврата объекта после участка свободного полета. However, if this well-known design is adapted as a simulator or attraction, then it will be inoperative in this role, because it does not provide a mechanism for returning an object after a free flight section.

Действительно, получив энергию разгона и выйдя за пределы пусковой камеры, перемещаемый объект уйдет в свободный полет с последующим нерегулируемым торможением в атмосфере и жестким ударом при падении на землю далеко за пределами установки. Indeed, having received acceleration energy and going beyond the limits of the launch chamber, the displaced object will go into free flight, followed by uncontrolled braking in the atmosphere and a hard blow when it falls to the ground far beyond the limits of the installation.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является конструкция тренажера по [1]
Указанный тренажер может быть использован как для общефизической подготовки и тренировки космонавтов, так и в качестве аттракциона для развлечений.The closest technical solution to the invention is the design of the simulator according to [1]
The specified simulator can be used both for general physical training and astronaut training, and as an attraction for entertainment.

Он содержит смонтированную на неподвижном основании направляющую трубу, установленную внутри трубы подвижную платформу, снабженную катками, демпфирующее устройство и подъемный механизм. It contains a guide tube mounted on a fixed base, a movable platform mounted inside the tube, equipped with rollers, a damping device and a lifting mechanism.

Недостаток известного тренажера заключается в том, что не происходит полной имитации движения и перегрузок, имеющих место при реальном полете космического аппарата, также как и "мягкой посадки". A disadvantage of the known simulator is that there is no complete simulation of the movement and overloads that occur during real flight of the spacecraft, as well as the "soft landing".

Технической задачей изобретения является полная имитация всех участков полета в их естественной последовательности и с реальными перегрузками космического аппарата. An object of the invention is the complete imitation of all sections of the flight in their natural sequence and with real loads of the spacecraft.

Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков, достигается тем, что устройство, содержащее неподвижное основание, направляющую трубу, установленную в ней подвижную платформу с катками, демпфирующее устройство и подъемный механизм, имеет участок торможения платформы, направляющие, кольцо и источник подачи рабочего тела с регулированием давления для обеспечения разгона платформы и получения заданных перегрузок, при этом направляющая труба расположена вертикально, а кольцо закреплено на платформе с образованием зазора относительно внутренних стенок направляющей трубы, причем направляющие расположены вдоль трубы при их частичном размещении за пределами ее верхнего конца, а участок торможения расположен в направляющей трубе. The technical result, which consists in eliminating these drawbacks, is achieved by the fact that the device comprising a fixed base, a guide pipe, a movable platform with rollers installed in it, a damping device and a lifting mechanism, has a platform braking section, guides, a ring and a working medium feed source with pressure control to ensure acceleration of the platform and obtain the specified overloads, while the guide tube is located vertically, and the ring is mounted on the platform with the formation the gap relative to the inner walls of the guide tube, and the guides are located along the pipe when they are partially placed outside its upper end, and the braking area is located in the guide tube.

Направляющие жестко закреплены на направляющей трубе, а последняя жестко закреплена на неподвижном основании. The guides are rigidly fixed to the guide tube, and the latter is rigidly fixed to a fixed base.

Одновременно в предложенном тренажере длина направляющих, расположенных за пределами верхнего конца направляющей трубы, больше высоты подъема платформы с экипажем вверх по направляющим до полного останова под действием силы тяжести. At the same time, in the proposed simulator, the length of the guides located outside the upper end of the guide tube is greater than the height of the platform with the crew lifting up the guides to a complete stop under the influence of gravity.

Кроме того, в направляющей трубе выполнены сквозные отверстия для регулирования величины давления рабочего тела в виде сжимаемого платформой воздуха, находящегося в направляющей трубе при перемещении платформы вниз и ее торможении. In addition, through holes are made in the guide tube for regulating the pressure of the working fluid in the form of compressed air by the platform, which is in the guide tube when the platform is moved down and braked.

Таким образом, при использовании предложенного тренажера для развлечений увеличивается острота ощущений за счет полного приближения к реальным условиям полета космического аппарата. По тем же причинам более успешно пройдут и тренировки летного экипажа. Thus, when using the proposed simulator for entertainment, the sensation increases due to a complete approximation to the actual flight conditions of the spacecraft. For the same reasons, flight crew training will be more successful.

На чертеже изображен продольный разрез тренажера. The drawing shows a longitudinal section of the simulator.

Тренажер содержит направляющую трубу 1, которая расположена вертикально, а в поперечном сечении может иметь различную форму и, как частный случай, круглую. Внутри направляющей трубы, вдоль ее внутренних стенок 2, размещены направляющие 3, жестко связанные с этой трубой и выходящие за пределы ее верхнего конца. В направляющей трубе размещена и подвижная платформа 4, имеющая катки 5 и кольцо 6, смонтированное на основании 7 платформы. Кольцо 6 нормирует площадь зазора между собой и внутренними стенками направляющей трубы, которая нижним концом закреплена на неподвижном основании 8. Платформа 4 выполнена в виде закрытой кабины, имеющей герметично закрывающиеся двери (не показаны), а внутри кабины расположено сиденье 9. Оно может иметь самую разнообразную конструкцию, как частный случай, изображенную на чертеже, когда на сиденье могут располагаться сразу два человека. Сиденье 9 снабжено привязными ремнями (не показаны) и амортизатором 10. На днище 11 направляющей трубы установлено демпфирующее устройство 12, контактирующее с основанием платформы. Для подъема платформы до уровня посадочной площадки 13 используется подъемный механизм. Конструкция его может быть самой разнообразной и, как частный случай, он может содержать лебедку 14 с трособлочной системой 15, размещенной под крышей 20, закрепляющей верхние концы направляющих. The simulator contains a guide pipe 1, which is located vertically, and in cross section may have a different shape and, as a special case, round. Inside the guide pipe, along its inner walls 2, guides 3 are placed, rigidly connected with this pipe and extending beyond its upper end. In the guide tube is placed and a movable platform 4 having rollers 5 and a ring 6 mounted on the base 7 of the platform. The ring 6 normalizes the area of the gap between itself and the inner walls of the guide pipe, which is fixed with its lower end to the fixed base 8. The platform 4 is made in the form of a closed cabin with hermetically closing doors (not shown), and inside the cabin there is a seat 9. It can have a diverse design, as a special case depicted in the drawing, when two people can be located on the seat at once. The seat 9 is equipped with seat belts (not shown) and a shock absorber 10. On the bottom 11 of the guide pipe is mounted a damping device 12 in contact with the base of the platform. To raise the platform to the level of the landing pad 13, a lifting mechanism is used. Its design can be very diverse and, as a special case, it can contain a winch 14 with a cable-block system 15 located under the roof 20, securing the upper ends of the guides.

Для разгона платформы в направляющей трубе с заданными перегрузками используется источник 16 подачи рабочего тела с регулированием давления, в качестве которого может быть использован, например, воздух. Источник давления снабжен регулирующим механизмом 17, обеспечивающим регулирование расхода рабочего тела, поступающего по воздуховоду 18 в направляющую трубу 1. Указанный механизм не влияет на конструктивное выполнение самого тренажера, но может иметь оригинальное выполнение. Направляющие 3, выходящие за пределы верхнего конца направляющей трубы, служат участком свободного полета платформы, причем длина этих направляющих больше пути подъема вверх по ним платформы под действием силы тяжести до ее полного останова. To disperse the platform in a guide tube with specified overloads, a source 16 for supplying a working fluid with pressure control is used, for example, air. The pressure source is equipped with a regulating mechanism 17, which provides control of the flow rate of the working fluid entering through the duct 18 into the guide tube 1. This mechanism does not affect the design of the simulator itself, but may have an original design. The guides 3, extending beyond the upper end of the guide tube, serve as a free flight section of the platform, and the length of these guides is greater than the path of lifting up the platform under the influence of gravity until it stops completely.

Участок торможения платформы находится в самой направляющей трубе, а для обеспечения торможения с заданными перегрузками в трубе выполнены сквозные дренажные отверстия 19. The platform braking section is located in the guide tube itself, and through the drain holes 19 are made to ensure braking with predetermined overloads in the pipe.

В исходном положении тренажера платформа 4 находится в нижней части направляющей трубы 1, опираясь на демпфирующее устройство 12. С началом эксплуатации лебедкой 14 подъемного механизма посредством трособлочной системы 15 платформа 4 поднимается, опираясь катками 5 на направляющие 3, до посадочной площадки 13. Экипаж садится на сиденье 9, пристегивается ремнями и закрывает герметические двери (ремни и двери на чертеже не показаны). После этого платформа 4 тем же подъемным механизмом по направляющим 3 опускается по направляющей трубе до контакта основания 7 платформы с демпфирующим устройством 12. In the initial position of the simulator, the platform 4 is located in the lower part of the guide tube 1, resting on the damping device 12. With the start of operation of the hoist mechanism 14 by means of the cable block system 15, the platform 4 rises, resting on the guides 3 using the rollers 5, to the landing site 13. The crew sits on seat 9, fastens with belts and closes airtight doors (belts and doors are not shown in the drawing). After that, the platform 4 with the same lifting mechanism along the guides 3 is lowered along the guide pipe until the base 7 of the platform contacts the damping device 12.

По команде "старт" под основание 7 платформы 4 от источника 16 давления подается рабочее тело с регулированием его параметров для обеспечения разгона платформы 4 по направляющим 3. Разогнавшись, платформа выходит за пределы верхнего конца направляющей трубы и, двигаясь вертикально вверх по направляющим, переходит на этом участке в свободный полет, приближающийся к невесомости, поскольку на этом участке имеет место ускоренное движение платформы под действием силы тяжести. Постепенно скорость платформы падает до нуля. При этом она не выходит за пределы направляющих благодаря их соответствующей длине, которая выбрана больше высоты подъема платформы. According to the "start" command, under the base 7 of platform 4, a working fluid is supplied from the pressure source 16 with the adjustment of its parameters to ensure acceleration of the platform 4 along the guides 3. Having dispersed, the platform goes beyond the upper end of the guide pipe and, moving vertically up the guides, goes to this section into free flight, approaching zero gravity, since in this section there is accelerated movement of the platform under the action of gravity. Gradually, the platform speed drops to zero. However, it does not go beyond the guides due to their corresponding length, which is selected more than the height of the platform.

Когда скорость платформы достигнет нуля, то начнется свободное падение ее под действием силы тяжести. А поскольку на участке направляющих, выходящих за пределы верхнего конца направляющей трубы, платформа будет падать с ускорением, то это перемещение также приблизится к состоянию невесомости. Следует отметить, что направляющие 3 обеспечивают плавный вход платформы в направляющую трубу 1 и не допускают касания обтюрирующего кольца 6 с внутренними стенками 2 направляющей трубы при перемещении платформы внутри направляющей трубы. После захода платформы в направляющую трубу начнется ее торможение с заданными перегрузками. Этот процесс реализуется благодаря тому, что, перемещаясь вниз по участку торможения, находящемуся в направляющей трубе, платформа сжимает воздух, а последний выходит через дренажные отверстия 19. When the speed of the platform reaches zero, it will begin to fall freely under the action of gravity. And since the platform will fall with acceleration in the section of the guides extending beyond the upper end of the guide tube, this movement will also approach zero gravity. It should be noted that the guides 3 provide a smooth entry of the platform into the guide pipe 1 and do not allow the obturating ring 6 to touch the inner walls 2 of the guide pipe when moving the platform inside the guide pipe. After the platform enters the guide tube, its braking will begin with the specified overloads. This process is realized due to the fact that, moving down the braking area located in the guide tube, the platform compresses the air, and the latter exits through the drainage holes 19.

Чтобы торможение в тренажере имитировало реальное торможение космического аппарата, разработаны соответствующий подбор площадей дренажных отверстий 19 и их взаимное расположение. In order for the braking in the simulator to simulate the real braking of the spacecraft, an appropriate selection of the areas of the drainage holes 19 and their mutual arrangement have been developed.

Пройдя участок тормозного пути, платформа основанием 7 коснется демпфирующего устройства 12, благодаря чему осуществится ее "мягкая посадка". Having passed the stopping distance, the platform with its base 7 will touch the damping device 12, due to which its "soft landing" will be realized.

После этого весь цикл имитации полета космического аппарата в тренажере может повториться или же платформа 4 лебедкой 14 подъемного механизма поднимется до уровня посадочной площадки 13 и экипаж покидает платформу. After that, the entire cycle of simulating the flight of a spacecraft in the simulator can be repeated or the platform 4 with the winch 14 of the lifting mechanism rises to the level of the landing pad 13 and the crew leaves the platform.

Таким образом, в предложенном тренажере кроме полной имитации всех реальных условий полета в космическом аппарате удалось за счет перемещения платформы вверх и вниз уменьшить в 4 раза его габариты, т.е. сделать его более компактным, а также в 4 раза уменьшить аэродинамическое сопротивление, т.е. более полно имитировать условия невесомости. Одновременно увеличено в 2 раза, без увеличения размеров тренажера, время нахождения в невесомости, что позволит повысить эксплуатационные характеристики тренажера. Thus, in the proposed simulator, in addition to a complete simulation of all the real flight conditions in the spacecraft, it was possible to reduce its dimensions by 4 times by moving the platform up and down, i.e. make it more compact, and also reduce aerodynamic drag by 4 times, i.e. more fully simulate weightlessness conditions. Simultaneously increased by 2 times, without increasing the size of the simulator, the time spent in zero gravity, which will improve the operational characteristics of the simulator.

Следует отметить, что в данном изображении представлена общая компоновка тренажера, а частные случаи выполнения его отдельных узлов, как-то регулирующего механизма 17, катков 5 и направляющих 3, оформлены самостоятельными заявками на изобретения. Самостоятельными заявками на изобретения будут оформлены и технические решения, обеспечивающие безопасность эксплуатации тренажера, а также соответствующее расположение и площадь (ее величина) дренажных отверстий 19. It should be noted that this image shows the general layout of the simulator, and special cases of the execution of its individual nodes, such as a regulating mechanism 17, rollers 5 and guides 3, are made by independent applications for inventions. Independent applications for inventions will also formalize technical solutions that ensure the safe operation of the simulator, as well as the corresponding location and area (its size) of the drainage holes 19.

Claims

1. A simulator containing a fixed base, a guide tube, a movable platform with rollers installed in it, a damping device and a lifting mechanism, characterized in that it has a platform braking section, guides, a ring and a working fluid supply source with pressure control to ensure platform dispersal and obtaining predetermined overloads, while the guide pipe is located vertically, and the ring is mounted on the platform with the formation of a gap relative to the inner walls of the guide pipe, while apravlyayuschie disposed along the tube when the partial deployment beyond its upper end, a braking portion is located in a guide tube.

2. The simulator according to claim 1, characterized in that the guides are rigidly fixed on the guide tube, and the last one end is rigidly fixed on a fixed base.

3. The simulator according to claim 1, characterized in that the length of the guides located outside the upper end of the guide tube is greater than the height of the platform lifting along the guides.

4. The simulator according to claim 1, characterized in that the guide tube has through holes for regulating the pressure of the working fluid in the form of air compressed by the platform and expelled from the pipe when the platform moves down the rails and brakes to a complete stop.