RU2518478C2

RU2518478C2 - Functionally-simulating stand to create conditions of interactive support-free environment and lowered gravity

Info

Publication number: RU2518478C2
Application number: RU2012132750/11A
Authority: RU
Inventors: Валентин Ефимович Шукшунов; Игорь Валентинович Шукшунов; Валерий Васильевич Фоменко; Николай Николаевич Конюхов; Рупен Карапетович Харагозян; Владимир Владимирович Варченко; Владимир Анатольевич Груздев; Константин Владимирович Щербаков; Валерий Александрович Калюжный; Андрей Васильевич Гвоздик; Владимир Алексеевич Васильев; Александр Федорович Полещук; Владимир Сергеевич Ульянов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала"
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-06-10
Also published as: RU2012132750A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to aerospace engineering. The stand includes simulation server 1, operator console 2, set of monitoring telecameras 3, shared display medium 4, control and monitoring panel 5 which consist of communication facility 6, lighting control panel 7, electric drives manual control panel 8, instructor personal computer 9, engineer personal computer 10, physician personal computer 11 and the second digital communication unit 12. The stand also includes various items necessary for extravehicular activities and subsequent cosmonauts (astronauts) of ISS crews preparation for execution of movements and various technological procedures in zero gravity conditions of open space, as well as in conditions of lowered gravity on Earth's satellite Moon and on other space objects of Solar System.

EFFECT: stand functionality is enhanced, training conditions are maximally approximated to actual conditions of outer space zero gravity.

4 dwg

Description

Изобретение относится к разделу пилотируемой космонавтики и предназначено для предварительной экспериментальной отработки испытателями наиболее эффективных методик реальной внекорабельной деятельности и последующей подготовки космонавтов (астронавтов) экипажей МКС к выполнению перемещений и различных технологических операций в условиях полной невесомости открытого космического пространства, а также в условиях пониженной гравитации на спутнике Земли Луне и на других космических объектах Солнечной системы.The invention relates to the field of manned space exploration and is intended for preliminary experimental testing by the testers of the most effective methods of real extra-space activity and the subsequent preparation of astronauts (astronauts) of the ISS crews for performing displacements and various technological operations under conditions of complete zero gravity of open space, as well as in conditions of reduced gravity Earth’s satellite, the Moon, and other space objects in the solar system.

Известна многофункциональная система имитации космического корабля (Европейская патентная заявка CN 202042069 U MULTI-ROLE SPACE SIMULATION SYSTEM AND SPACE SHIP SIMULATION SYSTEM, Int. Class.: G09B 9/52, H04L 29/06, Priority Data: 05.03.2011, Applicants: BEIJING SUPER VIEW TECHNOLOGY CO LTD [CN]), содержащий систему имитации бортовых систем космического корабля и отдельных факторов космического пространства, функционирующую на базе сервера, сетевые коммуникационные устройства и персональные компьютеры обучаемых с основным и дополнительным дисплеями и с устройством управления компьютером.Known multifunctional spacecraft simulation system (European patent application CN 202042069 U MULTI-ROLE SPACE SIMULATION SYSTEM AND SPACE SHIP SIMULATION SYSTEM, Int. Class .: G09B 9/52, H04L 29/06, Priority Data: 03/05/2011, Applicants: BEIJING SUPER VIEW TECHNOLOGY CO LTD [CN]), containing a server-based system simulation system for spacecraft and individual space factors, server-based network communication devices and personal computers with primary and secondary displays and a computer control device.

Известен также «Стенд подготовки экипажей международной космической станции с использованием элементов виртуальной реальности» (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им.Ю.А.Гагарина»: http://www.gctc.ru/main.php?id=135), обеспечивающий моделирование бортовых систем и погружение в виртуальный мир Российского сегмента Международной космической станции, а также отработку группового взаимодействия членов экипажа при их совместной работе по эксплуатации и ремонту бортовых систем.Also known is the “Stand for the training of the crews of the international space station using elements of virtual reality” (see the web page of the FSBI NII TsPK named after Yu.A. Gagarin: http://www.gctc.ru/main.php?id= 135), providing simulation of on-board systems and immersion in the virtual world of the Russian segment of the International Space Station, as well as working out group interaction of crew members during their joint work on the operation and repair of on-board systems.

Недостатком данных систем является то, что они, относясь к автоматизированным обучающим системам, использующим синтезированные изображения бортового оборудования и визуализацию отдельных факторов космического пространства (на базе технологий виртуальной реальности), предназначены преимущественно для теоретической и первоначальной практической подготовки (так называемой предтренажерной подготовки: знакомство с устройством космического аппарата и принципами его управления, привитие первоначальных навыков по управлению космическим аппаратом, визуализация процессов и явлений космического пространства и т.д.). В составе этих систем отсутствуют штатные органы управления и средства отображения информации (или органы управления и средства отображения информации в тренажном исполнении, внешне полностью идентичные штатным), что не позволяет обеспечить приобретение обучаемыми операторами устойчивых перцептуальных и сенсорно-моторных навыков по управлению космическим аппаратом. В то же время огромным преимуществом систем, использующих технологии виртуальной реальности, является практически неограниченная возможность наглядной демонстрации обучаемым космического пространства и условий космического полета, например невесомости, солнечной радиации, перепада температур, метеорной пыли, перегрузки и т.д.The disadvantage of these systems is that, referring to automated training systems using synthesized images of on-board equipment and visualization of individual space factors (based on virtual reality technologies), they are intended primarily for theoretical and initial practical training (the so-called pre-training preparation: familiarity with the device of the spacecraft and the principles of its management, inculcation of initial skills in controlling space m apparatus and process visualization space phenomena, etc.). These systems lack full-time controls and information display facilities (or controls and information displays in a simulator version that are outwardly completely identical to regular ones), which does not allow the trained operators to acquire stable perceptual and sensory-motor skills in controlling the spacecraft. At the same time, the huge advantage of systems using virtual reality technologies is the almost unlimited ability for students to demonstrate space and space flight conditions, such as weightlessness, solar radiation, temperature differences, meteor dust, overload, etc.

Однако во всех рассмотренных выше технических средствах подготовки отсутствует имитация такого важного фактора космического полета, как невесомость и, соответственно, не обеспечивается приобретение обучаемыми космонавтами сенсорно-моторных навыков при выполнении операций в открытом космосе, то есть при осуществлении так называемой внекорабельной деятельности.However, in all the technical training facilities discussed above, there is no imitation of such an important space flight factor as weightlessness and, accordingly, the acquisition of sensory-motor skills by trained cosmonauts when performing operations in outer space, that is, when carrying out so-called extra-space activities.

Известны устройство для моделирования пониженной силы тяжести (Международная патентная заявка №ЕР1231139 DEVICE FOR THE SIMULATION OF VARIABLE GRAVITY ACCELERATIONS, IPC: B64D 47/00, B64G 7/00, Publication Date: 13.02.2001, Applicant: EADS SPACE TRANSP GMBH [DE]) и способ (Патент на изобретение РФ №2099256 СПОСОБ ПИЛОТИРОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, СОВЕРШЕНСТВУЮЩИЙ СОСТОЯНИЕ ИСКУССТВЕННОЙ НЕВЕСОМОСТИ, И СИСТЕМА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЭТОГО СПОСОБА, МПК 6: B64G 7/00, Опубликовано: 20.12.1997, Патентообладатель: Сантр Насьональ Д'Этюд Спасьаль (FR)), а также летающие лаборатории (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им.Ю.А.Гагарина»: http://www.gctc.ru/main.php?id=132), в которых для создания невесомости используется самолет, летящий по параболической траектории (по так называемой «параболе Кеплера»).A device for simulating reduced gravity is known (International Patent Application No. EP1231139 DEVICE FOR THE SIMULATION OF VARIABLE GRAVITY ACCELERATIONS, IPC: B64D 47/00, B64G 7/00, Publication Date: 02/13/2001, Applicant: EADS SPACE TRANSP GMBH [DE] ) and method (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2099256 METHOD FOR PILOTING A FLIGHT APPLIANCE PERFECTING THE STATE OF ARTIFICIAL WEIGHTLESSNESS AND A SYSTEM FOR IMPLEMENTING THIS METHOD, IPC 6: B64G 7/00, Published: Sep 7, 1999 FR)), as well as flying laboratories (see the web page of the FSBI “Research Institute of the CPC named after Yu.A. Gagarin”: http: //www.gctc.r u / main.php? id = 132), in which a plane flying along a parabolic path (along the so-called Kepler’s parabola) is used to create zero gravity.

Основным недостатком данных устройств является сравнительная кратковременность имитации состояния невесомости (до 15 режимов невесомости, каждый длительностью ориентировочно 15-30 с, причем общее время пребывания в состоянии невесомости составляет не более 450 с), что позволяет обучаемым лишь ознакомиться с влиянием невесомости на организм, с особенностями пространственной ориентировки в безопорном пространстве и в лучшем случае выполнить только некоторые простейшие операции из комплекса процедур многочасовой внекорабельной деятельности.The main disadvantage of these devices is the comparative short duration of simulating the state of weightlessness (up to 15 modes of weightlessness, each lasting approximately 15-30 s, and the total time spent in the state of weightlessness is not more than 450 s), which allows students to only get acquainted with the effect of weightlessness on the body, with features of spatial orientation in unsupported space and in the best case, perform only some simple operations from a set of procedures for many hours of extra-ship activity STI

Известны метод и устройство создания переменной силы тяжести с эффектом присутствия в виртуальной реальности (Международная патентная заявка №WO/2011/032363 METHOD AND APPARATUS OF VARIABLE G FORCE EXPERIENCE AND CREATE IMMERSIVE VR SENSATIONS, IPC: B64G 7/00, G09B 9/00, Publication Date: 24.03.2011, Applicant: XIAO, Quan [CN/CN]), а также устройство и метод для имитации ощущений, испытываемых в космическом пространстве (Международная патентная заявка №WO/2009/029657 APPARATUS AND METHOD OF SIMULATING A SOMATOSENSORY EXPERIENCE IN SPACE, IPC: B64G 7/00, Publication Date: 05.03.2009, Applicant: XIAO, Quan [CN/US]). Основным недостатком этих методов и устройств для их осуществления является необходимость использования гидросреды для обезвешивания обучаемого космонавта, помещенного в специально адаптированный для погружений в гидросреду космический скафандр.A known method and device for creating variable gravity with the effect of presence in virtual reality (International patent application No. WO / 2011/032363 METHOD AND APPARATUS OF VARIABLE G FORCE EXPERIENCE AND CREATE IMMERSIVE VR SENSATIONS, IPC: B64G 7/00, G09B 9/00, Publication Date: 03.24.2011, Applicant: XIAO, Quan [CN / CN]), as well as a device and method for simulating sensations experienced in outer space (International Patent Application No. WO / 2009/029657 APPARATUS AND METHOD OF SIMULATING A SOMATOSENSORY EXPERIENCE IN SPACE, IPC: B64G 7/00, Publication Date: 03/05/2009, Applicant: XIAO, Quan [CN / US]). The main disadvantage of these methods and devices for their implementation is the need to use a hydraulic medium for weightless training of an astronaut, placed in a space suit specially adapted for immersion in a hydraulic medium.

Сравнительный анализ работы космонавтов в условиях открытого космоса и в гидросреде (см. Тренажерные комплексы и тренажеры. Технологии разработки и опыт эксплуатации / В.Е.Шукшунов, В.В.Циблиев, С.И.Потоцкий и др. Под ред. В.Е.Шукшунова. - М.: Машиностроение, 2005. - с.258-260) показывает, что при работе в гидросреде возникают дополнительные нагрузки на обучаемого (являющиеся предпосылками для привития некоторых так называемых «ложных навыков»), которые вызваны рядом факторов, основным из которых является гидродинамическое сопротивление жидкости как при движениях рук, так и особенно ощутимое гидродинамическое сопротивление при перемещениях обучаемых космонавтов в гидросреде, в то время как в открытом космосе перемещение осуществляется по инерции после кратковременного приложения усилия и продолжается без «замирания» из-за отсутствия каких-либо сил сопротивления. Кроме этого, при погружениях в гидросреду возникает необходимость закрепления на скафандре дополнительных грузов для создания нулевой плавучести, которые приводят к смещению его центра масс, что также несколько влияет на динамические характеристики при перемещении.A comparative analysis of the work of astronauts in open space and in a hydraulic environment (see Training complexes and simulators. Development technologies and operating experience / V.E. Shukshunov, V.V. Tsibliev, S.I. Pototsky, etc. Edited by V. E. Shukshunova. - M .: Mashinostroenie, 2005. - p. 258-260) shows that when working in a hydraulic environment additional loads arise on the student (which are prerequisites for instilling some so-called “false skills”), which are caused by a number of factors, the main of which is the hydrodynamic resistance of the fluid to hand movements, there is also a particularly tangible hydrodynamic resistance during the movements of trained cosmonauts in the hydraulic medium, while in outer space the movement is carried out by inertia after a short application of force and continues without “fading” due to the absence of any resistance forces. In addition, when diving in a hydraulic medium, there is a need to secure additional weights on the spacesuit to create zero buoyancy, which lead to a displacement of its center of mass, which also slightly affects the dynamic characteristics when moving.

Наиболее близким по технической сущности аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является система управления (Патент на изобретение РФ №2355039 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ОБУЧАЕМОГО НА ТРЕНАЖЕРЕ ВЫХОДА В КОСМОС, МПК G09B 9/00 (2006.01), дата начала отсчета срока действия патента: 12.12.2007, патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (RU), содержащая скафандр с обучаемым, задатчик веса груза, датчик положения, индикатор нуля, индикатор отказа датчика усилия, задатчик момента электродвигателя, сумматор, устройство регулирования момента, электродвигатель, передаточное устройство, датчик усилия, блок выделения разности усилий, регулятор усилия, кнопка запуска коррекции, первый блок коррекции и ключ, датчик скорости и второй блок коррекции.The closest in technical essence analogue adopted as a prototype of the present invention is a control system (Patent for invention of the Russian Federation No. 2355039 VERTICAL MOVEMENT CONTROL SYSTEM TRAINED ON THE SPACE TRAINING SIMULATOR, IPC G09B 9/00 (2006.01), patent start date : 12.12.2007, patent holder: State educational institution of higher professional education "South Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute)" GOU VPO SRSTU (NPI) (RU), containing the suit with the trainee, load weight adjuster, position sensor, zero indicator, force sensor failure indicator, electric motor torque adjuster, adder, torque control device, electric motor, transmission device, force sensor, force difference allocation unit, force regulator, correction start button, first correction block and key, speed sensor and second correction block.

Данная система управления, предназначенная для создания тренажера по подготовке к выходу в космос обучаемого космонавта в переходном (стыковочном) отсеке орбитального модуля Российского сегмента Международной космической станции и осуществлению его внекорабельной деятельности в открытом космосе, обеспечивает имитацию состояния невесомости в воздушной среде методом силокомпенсирующего обезвешивания космонавта в скафандре, перемещающегося в так называемом «безопорном пространстве».This control system, designed to create a simulator for training a trained cosmonaut in space in the transition (docking) compartment of the orbital module of the Russian segment of the International Space Station and performing its extra-ship activity in outer space, imitates the state of zero gravity in the air using the method of force-compensating weightlessness of an astronaut in a spacesuit moving in the so-called "unsupported space".

Система управления вертикальным перемещением обучаемого на тренажере выхода в космос обладает следующими существенными недостатками:The control system for the vertical movement of a trainee on the spacecraft simulator has the following significant disadvantages:

- система обеспечивает создание условий безопорного пространства только для трех степеней свободы;- the system provides the creation of conditions of unsupported space for only three degrees of freedom;

- для скафандра с обучаемым использовано эффективное силокомпенсирующее обезвешивание активного типа только для вертикального перемещения, а в горизонтальной плоскости обеспечиваются перемещения лишь пассивного типа, то есть за счет мускульной силы самого обучаемого, которому приходится перемещать помимо своей массы вместе со скафандром (полезная масса), еще и массу тележки, на которой он подвешен, и массу моста, на котором подвешена тележка («паразитная» масса, перемещение которой способствует привитию в процессе тренировки определенных «ложных навыков»).- for the suit with the student, effective force-compensating weightlessness of the active type was used only for vertical movement, and only the passive type of movement is ensured in the horizontal plane, that is, due to the muscular strength of the student himself, who has to move in addition to his mass along with the suit (useful weight), and the mass of the trolley on which it is suspended, and the mass of the bridge on which the trolley is suspended (the "parasitic" mass, the movement of which contributes to the graft during training GOVERNMENTAL "false skill").

Кроме этого, данная система управления не предоставляет ряд функций, необходимых для обеспечения профессионального уровня подготовки на современном функционально-моделирующем стенде. Во-первых, не предусматривает компоновку рабочей зоны обучаемых оборудованием, необходимым для получения перцептуальных и сенсорно-моторных навыков при работе в открытом космическом пространстве на орбите Земли, в том числе с манипулятором МКС, во-вторых, не обеспечивает возможность имитации пониженной гравитации, свойственной перспективным для посещения человеком космическим объектам (Луна, Марс, спутники Марса и астероиды), в-третьих, не обеспечивает жизнедеятельность обучаемого в скафандре, в-четвертых, не предусматривает возможность контроля и управления ходом тренировки, в-пятых, не предусматривает возможность связи обучаемого с остальными тренируемыми членами экипажа МКС и имитации связи со специалистами Центра управления полетами, в-шестых, не обеспечивает возможность телевизионного наблюдения за обучаемым, в-седьмых, не предусматривает возможность моделирования светотеневой обстановки, характерной для космических объектов, которые находятся на орбите Земли, в-восьмых, не обеспечивает психофизиологический контроль за обучаемым в реальном масштабе времени, в-девятых, не предоставляет обучаемым возможность визуализации ближнего окружающего пространства (космические аппараты) и дальнего космического пространства (Земля, Луна, Солнце и другие космические объекты) и, в-десятых, не обеспечивает обслуживающий персонал ремонтно-технологической связью.In addition, this control system does not provide a number of functions necessary to ensure a professional level of training on a modern functional-modeling stand. Firstly, it does not provide for the layout of the working area trained by the equipment necessary to obtain perceptual and sensory-motor skills when working in open space in orbit of the Earth, including with the ISS, and secondly, it does not provide the ability to simulate the reduced gravity inherent in promising for human visits to space objects (the Moon, Mars, Mars satellites and asteroids), thirdly, does not provide the student with vital functions, fourthly, does not provide for fifthly, it does not provide for the possibility of communication between the student and the rest of the trained ISS crew members and simulation of communication with the specialists of the Mission Control Center, sixthly, does not provide the possibility of television monitoring of the student, seventhly, does not provide for eighth of the simulation of the black-and-white situation characteristic of space objects that are in the Earth’s orbit does not provide psychophysiological control of the student in real time , Ninth, provides no trained to visualize low ambient space (space vehicles) and long space (Earth, moon, sun and other space objects) and, in the Tenth, service personnel do not provide repair process communication.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей предлагаемого функционально-моделирующего стенда для обеспечения предварительной экспериментальной отработки испытателями наиболее эффективных методик так называемой «внекорабельной деятельности» и последующего профессионального уровня подготовки космонавтов (астронавтов) к выполнению перемещений и различных технологических операций на орбите Земле в условиях имитируемой «полной» невесомости открытого космического пространства, а также для подготовки космонавтов (астронавтов) к миссиям на поверхность Луны, Марса, спутников Марса и крупных астероидов, имеющих пониженную (по сравнению с Землей) гравитацию.The aim of the invention is to expand the functionality of the proposed functional-modeling stand to provide preliminary experimental testing by the testers of the most effective methods of the so-called "extra-ship activity" and the subsequent professional level of preparation of astronauts (astronauts) to perform displacements and various technological operations in orbit of the Earth under conditions of a simulated "full "Zero gravity of outer space, as well as for the preparation of cosmones vtov (astronauts) to missions on the Moon, Mars, satellites of Mars and large asteroids, having reduced (compared to Earth) gravity.

Поставленная цель достигается тем, что в функционально-моделирующий стенд для создания условий интерактивного безопорного пространства и пониженной гравитации, состоящий из механического передаточного устройства, датчика усилия и скафандра, предназначенного для размещения обучаемого, введены сервер моделирования, консоль оператора, комплект телекамер наблюдения, средства отображения информации коллективного пользования, пульт контроля и управления, состоящий из средств связи, панели управления освещением, панели ручного управления электроприводами, персонального компьютера инструктора, персонального компьютера инженера, персонального компьютера врача, второго блока цифровой связи; сервер системы управления электроприводами, первый блок цифровой связи, локальная вычислительная сеть системы видеонаблюдения, сервер системы видеонаблюдения, локальная вычислительная сеть передачи данных, комплекс устройств сопряжения с объектом, первый адаптер беспроводной связи, набор каскадов концевых выключателей, датчик положения тележки, датчик положения моста, комплектный электропривод вертикального перемещения, комплектный электропривод перемещения тележки, комплектный электропривод перемещения моста, панель автоматики электроприводов, космический грузовой манипулятор, средства освещения, второй адаптер беспроводной связи, датчик отклонения, упорный подшипник, демпфирующее устройство, одностепенной шарнирный подвес, фрагмент макета орбитального модуля, участок, имитирующий поверхность Луны, с комплектом учебного оборудования, мобильный пульт управления электроприводами, третий блок цифровой связи, система визуализации, средства медицинского контроля, средства обеспечения жизнедеятельности, датчик положения скафандра по вертикали, датчик абсолютного пространственного положения скафандра и участок, имитирующий поверхность Марса, с комплектом учебного оборудования; к первому входу-выходу консоли оператора подключен второй вход-выход сервера моделирования, ко второму входу-выходу - второй вход-выход сервера системы управления электроприводами; к первому входу-выходу локальной вычислительной сети системы видеонаблюдения подключен первый вход-выход сервера системы видеонаблюдения, ко второму входу-выходу - вход-выход комплекта телекамер наблюдения; выход сервера системы видеонаблюдения подключен к входу средств отображения информации коллективного пользования; панель управления освещением через средства освещения подключена к входам космического грузового манипулятора, фрагмента макета орбитального модуля, участка, имитирующего поверхность Луны, с комплектом учебного оборудования и участка, имитирующего поверхность Марса, с комплектом учебного оборудования; вход-выход панели ручного управления электроприводами через панель автоматики электроприводов подключена ко вторым входам-выходам комплектного электропривода вертикального перемещения, комплектного электропривода перемещения тележки и комплектного электропривода перемещения моста; к первому входу-выходу локальной вычислительной сети передачи данных подключен первый вход-выход сервера моделирования, ко второму входу-выходу - вход-выход сервера системы управления электроприводами, к третьему входу-выходу - вход-выход первого блока цифровой связи, к четвертому входу-выходу - второй вход-выход сервера системы видеонаблюдения, к пятому входу-выходу - вход-выход персонального компьютера инструктора, к шестому входу-выходу - вход-выход персонального компьютера инженера, к седьмому входу-выходу - вход-выход персонального компьютера врача, к восьмому входу-выходу - вход-выход второго блока цифровой связи, к девятому входу-выходу - вход-выход системы визуализации, к десятому входу-выходу - вход-выход третьего блока цифровой связи, к одиннадцатому входу-выходу - первый вход-выход комплекса устройств сопряжения с объектом, к входу - выход средств медицинского контроля; вход-выход мобильного пульта управления электроприводами через второй адаптер беспроводной связи подключен ко второму входу-выходу первого адаптера беспроводной связи; ко второму входу-выходу комплекса устройств сопряжения с объектом подключен первый вход-выход первого адаптера беспроводной связи, к третьему входу-выходу - первый вход-выход комплектного электропривода вертикального перемещения, к четвертому входу-выходу - первый вход-выход комплектного электропривода перемещения тележки, к пятому входу-выходу - первый вход-выход комплектного электропривода перемещения моста, к шестому входу-выходу - вход-выход космического грузового манипулятора, к седьмому входу-выходу - второй вход-выход панели автоматики электроприводов, к первому входу - выход датчика положения скафандра по вертикали, ко второму входу - выход датчика абсолютного пространственного положения скафандра, к третьему входу - информационный выход датчика усилия, к четвертому входу - выход датчика отклонения, к пятому входу - выход набора каскадов концевых выключателей, к шестому входу - выход датчика положения тележки, а к седьмому входу - выход датчика положения моста; к первому выходу механического передаточного устройства подключен вход набора каскадов концевых выключателей, ко второму выходу - вход датчика положения тележки, к третьему выходу - вход датчика положения моста, к четвертому выходу - вход датчика отклонения, к первому входу - выход комплектного электропривода вертикального перемещения, ко второму входу - выход комплектного электропривода перемещения тележки, к третьему входу - выход комплектного электропривода перемещения моста, к входу-выходу - через последовательно соединенные упорный подшипник, датчик усилия, демпфирующее устройство и одностепенной шарнирный подвес - первый вход-выход скафандра; ко второму входу-выходу скафандра подключен вход-выход средств обеспечения жизнедеятельности, к третьему входу-выходу - вход-выход средств связи, к первому выходу - вход датчика абсолютного пространственного положения скафандра, ко второму выходу - вход датчика положения скафандра по вертикали, к третьему выходу - вход средств медицинского контроля, к четвертому выходу - вход локальной вычислительной сети системы видеонаблюдения.This goal is achieved by the fact that in the functional-modeling stand for creating conditions of interactive unsupported space and reduced gravity, consisting of a mechanical transmission device, a force sensor and a spacesuit designed to accommodate the learner, a simulation server, an operator’s console, a set of surveillance cameras, and display tools are introduced collective information, control and management panel, consisting of communication facilities, lighting control panel, manual control panel I electric, personal instructor computer, a personal computer engineer, doctor's personal computer, the second block of digital communications; electric drive control server, first digital communications unit, local area network of a video surveillance system, video surveillance system server, local area network of data transmission, a set of devices for interfacing with an object, first wireless adapter, a set of cascades of limit switches, trolley position sensor, bridge position sensor, complete electric drive for vertical movement, complete electric drive for moving the truck, complete electric drive for moving the bridge, automation panel electric drives, space cargo manipulator, lighting equipment, second wireless adapter, deflection sensor, thrust bearing, damping device, single-stage articulated suspension, fragment of the orbital module layout, section simulating the moon’s surface, with a set of training equipment, mobile electric drive control panel, third unit digital communication system, visualization system, medical monitoring equipment, life support equipment, spacesuit vertical position sensor, absolute sensor the spatial position of the spacesuit and the site simulating the surface of Mars, with a set of training equipment; the second input-output of the simulation server is connected to the first input-output of the operator’s console, and the second input-output of the drive control system server is connected to the second input-output; the first input-output of the video surveillance system server is connected to the first input-output of the local computer network of the video surveillance system, and the input-output of the set of surveillance cameras is connected to the second input-output; the output of the server of the video surveillance system is connected to the input of the means for displaying information of collective use; the lighting control panel through the lighting means is connected to the inputs of the space cargo manipulator, a fragment of the orbital module layout, a section simulating the surface of the Moon, with a set of training equipment and a section simulating the surface of Mars, with a set of training equipment; the input-output of the manual control panel of the electric drives through the automation panel of the electric drives is connected to the second inputs and outputs of the complete electric drive for vertical movement, the complete electric drive for moving the cart and the complete electric drive for moving the bridge; the first input-output of the simulation server is connected to the first input-output of the local computer data transmission network, the second input-output is the input-output of the drive control system server, the third input-output is the input-output of the first digital communication unit, and the fourth input is output - the second input-output of the server of the video surveillance system, to the fifth input-output - the input-output of the instructor's personal computer, to the sixth input-output - the input-output of the personal computer of the engineer, to the seventh input-output - the input-output of the personal computer of the doctor, to the eighth input-output - the input-output of the second digital communication unit, to the ninth input-output - the input-output of the imaging system, to the tenth input-output - the input-output of the third digital communication unit, to the eleventh input-output - the first the input-output of the complex of devices for interfacing with the object, to the input - the output of medical controls; the input-output of the mobile remote control electric drives through a second wireless adapter is connected to the second input-output of the first wireless adapter; the first input-output of the first wireless adapter is connected to the second input-output of the complex of devices for interfacing with the object, to the third input-output is the first input-output of the complete electric drive for vertical movement, to the fourth input-output is the first input-output of the complete electric drive for moving the trolley, to the fifth input-output - the first input-output of a complete electric drive to move the bridge, to the sixth input-output - the input-output of the space cargo manipulator, to the seventh input-output - the second input-output of the automatic panel aromatics of electric drives, to the first input is the output of the vertical position sensor of the spacesuit, to the second input is the output of the absolute space sensor of the spacesuit, to the third input is the information output of the force sensor, to the fourth input is the output of the deflection sensor, to the fifth input is the output of the set of end cascades circuit breakers, to the sixth input - the output of the trolley position sensor, and to the seventh input - the output of the bridge position sensor; the first output of the mechanical transmission device is connected to the input of a set of cascades of limit switches, the second output is the input of the trolley position sensor, the third output is the input of the bridge position sensor, the fourth output is the input of the deviation sensor, and the first input is the output of the complete vertical movement electric drive, the second input is the output of the complete electric drive to move the trolley, to the third input is the output of the complete electric drive to move the bridge to the input-output - through persistently connected thrust bearing, force sensor, a damping device and single-stage suspension of the hinge - a first input-output of the suit; the input-output of the means of ensuring vital activity is connected to the second input-output of the spacesuit, to the third input-output is the input-output of communication equipment, to the first output is the input of the absolute spatial position sensor of the spacesuit, to the second output is the input of the vertical position sensor of the spacesuit, to the third output - the entrance of medical control means, to the fourth exit - the entrance of the local area network of the video surveillance system.

Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом функционально-моделирующем стенде обеспечивается предварительная экспериментальная отработка испытателями наиболее эффективных методик реальной внекорабельной деятельности и последующая профессиональная подготовка обучаемого космонавта (астронавта), «одетого» в штатный выходной скафандр Российского сегмента МКС типа «Орлан» и «погруженного» в интерактивное безопорное пространство с пятью степеням свободы в условиях имитируемой «полной» невесомости, по приобретению устойчивых перцептуальных (распознавательных) и сенсорно-моторных (исполнительных) навыков при отработке практических задач в открытом космическом пространстве на орбите Земли, а также обеспечивается подготовка обучаемого к миссиям на поверхности Луны, Марса и крупных астероидов, имеющих пониженную силу гравитацию.The essence of the invention lies in the fact that the proposed functional modeling bench provides preliminary experimental testing by the testers of the most effective methods of real extra-ship activity and the subsequent professional training of a trained cosmonaut (astronaut), “dressed” in the regular output spacesuit of the Russian segment of the ISS of the Orlan and Orlan type immersed "in an interactive unsupported space with five degrees of freedom in the conditions of a simulated" complete "weightlessness, to acquire stable O perceptual (Sensor detection) and sensory-motor (executive) skills in working out practical tasks in open space on the Earth's orbit, and provides training to the trainee's missions on the Moon, Mars, and large asteroids, having reduced gravity force.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.The invention is illustrated graphic materials.

На фиг.1 представлена функционально-структурная схема функционально-моделирующего стенда для создания условий интерактивного безопорного пространства и пониженной гравитации.Figure 1 presents the functional structural diagram of a functional modeling stand for creating conditions of interactive unsupported space and reduced gravity.

На фиг.2 представлена кинематическая схема механического передаточного устройства с изображением ориентировочных мест установки отдельных компонентов функционально-моделирующего стенда.Figure 2 presents the kinematic diagram of a mechanical transmission device with the image of the approximate installation locations of the individual components of the functional modeling stand.

На фото представлен общий вид функционально-моделирующего стенда в двух ракурсах.The photo shows a general view of the functional modeling booth in two perspectives.

Согласно фиг.1 функционально-моделирующий стенд для создания условий интерактивного безопорного пространства и пониженной гравитации включает сервер моделирования 1, консоль оператора 2, комплект телекамер наблюдения 3, средства отображения информации коллективного пользования 4, пульт контроля и управления 5, который состоит из средства связи 6, панели управления освещением 7, панели ручного управления электроприводами 8, персонального компьютера инструктора 9, персонального компьютера инженера 10, персонального компьютера врача 11 и второго блока цифровой связи 12. Кроме этого функционально-моделируюший стенд содержит сервер системы управления электроприводами 13, первый блок цифровой связи 14, локальную вычислительную сеть системы видеонаблюдения 15, сервер системы видеонаблюдения 16, локальную вычислительную сеть передачи данных 17, комплекс устройств сопряжения с объектом 18, первый адаптер беспроводной связи 19, набор каскадов концевых выключателей 20, датчик положения тележки 21, датчик положения моста 22, комплектный электропривод вертикального перемещения 23, комплектный электропривод перемещения тележки 24, комплектный электропривод перемещения моста 25, панель автоматики электроприводов 26, механическое передаточное устройство 27, космический грузовой манипулятор 28, средства освещения 29, второй адаптер беспроводной связи 30, датчик отклонения 31, упорный подшипник 32, датчик усилия 33, демпфирующее устройство 34, одностепенной шарнирный подвес 35, фрагмент макета орбитального модуля 36, участок, имитирующий поверхность Луны, с комплектом учебного оборудования 37, мобильный пульт управления электроприводами 38, третий блок цифровой связи 39, систему визуализации 40, средства медицинского контроля 41, средства обеспечения жизнедеятельности 42, датчик положения скафандра по вертикали 43, датчик абсолютного пространственного положения скафандра 44, скафандр 45, предназначенный для размещения обучаемого и участок, имитирующий поверхность Марса, с комплектом учебного оборудования 46.According to figure 1, the functional-modeling stand for creating conditions of interactive unsupported space and reduced gravity includes a simulation server 1, an operator console 2, a set of surveillance cameras 3, means for displaying collective information 4, a control and monitoring panel 5, which consists of a communication means 6 , lighting control panels 7, manual control panels for electric drives 8, instructor's personal computer 9, engineer 10 personal computer, doctor’s personal computer 11 and WTO of the digital communication unit 12. In addition, the functionally-simulating stand includes a server for the drive control system 13, a first digital communication unit 14, a local area network of the video surveillance system 15, a server of the video surveillance system 16, a local area network of data transmission 17, a set of devices for interfacing with the object 18 , the first wireless adapter 19, a set of cascades of limit switches 20, the position sensor of the trolley 21, the position sensor of the bridge 22, the complete electric drive vertical movement 23, complete bogie 24 electric drive, complete bridge 25 electric drive, electric drive automation panel 26, mechanical transmission device 27, space cargo manipulator 28, lighting 29, second wireless adapter 30, deflection sensor 31, thrust bearing 32, force sensor 33, damping device 34, single-stage hinge suspension 35, a fragment of the layout of the orbital module 36, a section simulating the surface of the Moon, with a set of training equipment 37, a mobile remote control for electric drives 38, third digital communication unit 39, imaging system 40, medical monitoring equipment 41, life support equipment 42, spacesuit vertical position sensor 43, spacesuit absolute spatial position sensor 44, spacesuit 45, designed to accommodate the learner and a site that simulates the Martian surface, with a kit training equipment 46.

К первому входу-выходу консоли оператора 2 подключен второй вход-выход сервера моделирования 1, ко второму входу-выходу - второй вход-выход сервера системы управления электроприводами 13.The second input-output of the simulation server 1 is connected to the first input-output of the operator’s console 2, and the second input-output of the drive control system server 13 is connected to the second input-output.

К первому входу-выходу локальной вычислительной сети системы видеонаблюдения 15 подключен первый вход-выход сервера системы видеонаблюдения 16, ко второму входу-выходу - вход-выход комплекта телекамер наблюдения 3; выход сервера системы видеонаблюдения 16 подключен к входу средств отображения информации коллективного пользования 4.The first input-output of the video surveillance system server 16 is connected to the first input-output of the local computer network of the video surveillance system 15, and the input-output of the set of surveillance cameras 3 is connected to the second input-output; the output of the server of the video surveillance system 16 is connected to the input of the means for displaying information of collective use 4.

Панель управления освещением 7 через средства освещения 29 подключена к входам космического грузового манипулятора 28, фрагмента макета орбитального модуля 36, участка, имитирующего поверхность Луны, с комплектом учебного оборудования 37 и участка, имитирующего поверхность Марса, с комплектом учебного оборудования 46.The lighting control panel 7 through the lighting means 29 is connected to the inputs of the space cargo manipulator 28, a fragment of the layout of the orbital module 36, a section simulating the surface of the Moon, with a set of training equipment 37, and a section simulating the surface of Mars, with a set of training equipment 46.

Вход-выход панели ручного управления электроприводами 8 через панель автоматики электроприводов 26 подключен ко вторым входам-выходам комплектного электропривода вертикального перемещения 23, комплектного электропривода перемещения тележки 24 и комплектного электропривода перемещения моста 25.The input-output of the manual control panel of the electric drives 8 through the automation panel of the electric drives 26 is connected to the second inputs and outputs of the complete vertical drive 23, the complete drive trolley 24 and the complete drive bridge 25.

К первому входу-выходу локальной вычислительной сети передачи данных 17 подключен первый вход-выход сервера моделирования 1, ко второму входу-выходу - вход-выход сервера системы управления электроприводами 13, к третьему входу-выходу - вход-выход первого блока цифровой связи 14, к четвертому входу-выходу - второй вход-выход сервера системы видеонаблюдения 16, к пятому входу-выходу - вход-выход персонального компьютера инструктора 9, к шестому входу-выходу - вход-выход персонального компьютера инженера 10, к седьмому входу-выходу - вход-выход персонального компьютера врача 11, к восьмому входу-выходу - вход-выход второго блока цифровой связи 12, к девятому входу-выходу - вход-выход системы визуализации 40, к десятому входу-выходу - вход-выход третьего блока цифровой связи 39, к одиннадцатому входу-выходу - первый вход-выход комплекса устройств сопряжения с объектом 18, к входу - выход средств медицинского контроля 41.The first input-output of the simulation server 1 is connected to the first input-output of the local computer data network 17, the input-output of the server of the drive control system 13 is connected to the second input-output, and the input-output of the first digital communication unit 14 is connected to the third input-output to the fourth input-output - the second input-output of the video surveillance system server 16, to the fifth input-output - the input-output of the instructor's personal computer 9, to the sixth input-output - the input-output of the engineer 10 personal computer, to the seventh input-output - the input - exit person the doctor’s personal computer 11, to the eighth input-output - the input-output of the second digital communication unit 12, to the ninth input-output - the input-output of the imaging system 40, to the tenth input-output - the input-output of the third digital communication unit 39, to the eleventh input-output - the first input-output of the complex of devices for interfacing with the object 18, to the input - the output of medical controls 41.

Вход-выход мобильного пульта управления электроприводами 38 через второй адаптер беспроводной связи 30 подключен ко второму входу-выходу первого адаптера беспроводной связи 19.The input-output of the mobile electric drive control panel 38 through the second wireless adapter 30 is connected to the second input-output of the first wireless adapter 19.

Ко второму входу-выходу комплекса устройств сопряжения с объектом 18 подключен первый вход-выход первого адаптера беспроводной связи 19, к третьему входу-выходу - первый вход-выход комплектного электропривода вертикального перемещения 23, к четвертому входу-выходу - первый вход-выход комплектного электропривода перемещения тележки 24, к пятому входу-выходу - первый вход-выход комплектного электропривода перемещения моста 25, к шестому входу-выходу - вход-выход космического грузового манипулятора 28, к седьмому входу-выходу - второй вход-выход панели автоматики электроприводов 26, к первому входу - выход датчика положения скафандра по вертикали 43, ко второму входу - выход датчика абсолютного пространственного положения скафандра 44, к третьему входу - информационный выход датчика усилия 33, к четвертому входу - выход датчика отклонения 31, к пятому входу - выход набора каскадов концевых выключателей 20, к шестому входу - выход датчика положения тележки 21, а к седьмому входу - выход датчика положения моста 22.The first input-output of the first wireless adapter 19 is connected to the second input-output of the complex of devices for interfacing with the object 18, the first input-output of the complete vertical drive 23 is connected to the third input-output, and the first input-output of the complete electric drive is connected to the fourth input-output the movement of the truck 24, to the fifth input-output - the first input-output of a complete electric drive to move the bridge 25, to the sixth input-output - the input-output of the space cargo manipulator 28, to the seventh input-output - the second input-output aneli of automation of electric drives 26, to the first input is the output of the suit sensor for the vertical position of the suit 43, to the second input is the output of the sensor for the absolute spatial position of the suit 44, to the third input is the information output of the force gauge 33, to the fourth input is the output of the deflection sensor 31, to the fifth the input is the output of a set of cascades of limit switches 20, the sixth input is the output of the position sensor of the trolley 21, and the seventh input is the output of the position sensor of the bridge 22.

К первому выходу механического передаточного устройства 27 подключен вход набора каскадов концевых выключателей 20, ко второму выходу - вход датчика положения тележки 21, к третьему выходу - вход датчика положения моста 22, к четвертому выходу - вход датчика отклонения 31, к первому входу - выход комплектного электропривода вертикального перемещения 23, ко второму входу - выход комплектного электропривода перемещения тележки 24, к третьему входу - выход комплектного электропривода перемещения моста 25, к входу-выходу - через последовательно соединенные упорный подшипник 32, датчик усилия 33, демпфирующее устройство 34 и одностепенной шарнирный подвес 35 - первый вход-выход скафандра 45.The input of the set of cascades of limit switches 20 is connected to the first output of the mechanical transmission device 27, the input of the position sensor of the trolley 21 is connected to the second output, the input of the position sensor of the bridge 22 to the third output, the input of the deviation sensor 31 to the fourth output, and the complete output to the first input vertical drive electric drive 23, to the second input - the output of the complete electric drive of the cart 24, to the third input - the output of the complete electric drive of the bridge 25, to the input-output - through series connection Thrust bearing 32, a force sensor 33, a damping device 34 and a single-stage hinged suspension 35 - the first input-output of the suit 45.

Ко второму входу-выходу скафандра 45 подключен вход-выход средств обеспечения жизнедеятельности 42, к третьему входу-выходу - вход-выход средств связи 6, к первому выходу - вход датчика абсолютного пространственного положения скафандра 44, ко второму выходу - вход датчика положения скафандра по вертикали 43, к третьему выходу - вход средств медицинского контроля 41, к четвертому выходу - вход локальной вычислительной сети системы видеонаблюдения 15.To the second input-output of the suit 45 is connected the input-output of life support equipment 42, to the third input-output is the input-output of communication equipment 6, to the first output is the input of the absolute spatial position sensor of the suit 44, to the second output is the input of the pressure sensor of the suit vertical 43, to the third exit - the entrance of medical controls 41, to the fourth exit - the input of the local area network of the video surveillance system 15.

Согласно фиг.2 механическое передаточное устройство 27 включает несущую колонну 47, мост 48, раму 49, пассивные тележки 50, шланг 51, верхние блоки 52, 57 и 58, рельсы 53, колеса тележки 54, основной блок 55 датчика положения скафандра по вертикали 43 (см. фиг.1), тележку 56, успокоитель колебаний 59, трос 60, нижний блок 61, измерительный трос 62 датчика положения скафандра по вертикали 43 (см. фиг.1), узел крепления троса 63, ведущее колесо 64 и несущий монорельс 65.According to figure 2, the mechanical transmission device 27 includes a supporting column 47, a bridge 48, a frame 49, passive carts 50, a hose 51, the upper blocks 52, 57 and 58, the rails 53, the wheels of the cart 54, the main unit 55 of the vertical position sensor 43 (see Fig. 1), trolley 56, vibration damper 59, cable 60, lower block 61, measuring cable 62 of the suit for the vertical position of the spacesuit 43 (see Fig. 1), cable mounting 63, drive wheel 64 and the monorail 65.

Кроме этого, на фиг.2 показаны ориентировочные места установки отдельных компонентов функционально-моделирующего стенда: набор каскадов концевых выключателей 20 (на фиг.2 представлены только два концевых выключателя для тележки 56), датчики положения моста 22 и тележки 21, мотор-редуктор с барабаном лебедки комплектного электропривода вертикального перемещения 23, мотор-редукторы комплектного электропривода перемещения тележки 24, мотор-редукторы комплектного электропривода перемещения моста 25, датчик отклонения 31, упорный подшипник 32, датчик усилия 33, демпфирующее устройство 34, одностепенной шарнирный подвес 35, фрагмент макета орбитального модуля 36, участок поверхности Луны с комплектом учебного оборудования 37, датчик абсолютного пространственного положения скафандра 44 и скафандр 45.In addition, figure 2 shows the approximate installation locations of the individual components of the functional modeling stand: a set of cascades of limit switches 20 (only two limit switches for the trolley 56 are shown in Fig. 2), the position sensors of the bridge 22 and the trolley 21, the gear motor with drum winch complete electric drive vertical displacement 23, gear motors of the complete electric drive to move the cart 24, gear motors of the complete electric drive to move the bridge 25, the deviation sensor 31, the thrust bearing 32, the sensor force ir 33, damping device 34, single-stage hinge suspension 35, fragment of the orbital module 36 layout, part of the moon’s surface with a set of training equipment 37, the absolute spatial position sensor of the suit 44 and the suit 45.

Сервер моделирования 1 представляют собой высокопроизводительный компьютер (с установленным программным обеспечением, соответствующим выполняемым функциональным задачам) в промышленном исполнении (в корпусе, предназначенном для установки в стойку с форм-фактором 19 дюймов). Основное назначение сервера 1: решение уравнений динамики твердого тела (скафандр с обучаемым 45) с заданным шагом вычислений в реальном масштабе времени, информационный обмен по локальной вычислительной сети передачи данных 17 с сервером системы управления электроприводами 13, а также координация работы сервера системы управления электроприводами 13 и системы визуализации 40. Кроме этого, в сервере 1 обеспечивается долговременное хранение информации по результатам экспериментальных исследований и учебного процесса, например оценки обучаемого при выполнении упражнений с космическим грузовым манипулятором 28.Simulation Server 1 is a high-performance computer (with installed software that meets the functional tasks performed) in an industrial version (in a case designed for rack mounting with a 19-inch form factor). The main purpose of server 1: solving equations of rigid body dynamics (suit with student 45) with a given calculation step in real time, information exchange over a local area network of data transmission 17 with the server of the drive control system 13, and coordination of the server of the drive control system 13 and visualization systems 40. In addition, server 1 provides long-term storage of information based on the results of experimental studies and the educational process, for example, assessment of learning direct when performing exercises with space cargo manipulator 28.

Консоль оператора 2, предназначенная для управления сервером моделирования 1 и сервером системы управления электроприводами 13, представляет собой комплект, состоящий из компьютерного LCD-монитора, клавиатуры и манипулятора «Мышь».The operator’s console 2, designed to control the simulation server 1 and the server of the drive control system 13, is a kit consisting of a computer LCD monitor, a keyboard, and the Mouse.

Комплект телекамер наблюдения 3, предназначенный для дистанционного визуального наблюдения за отработкой процедур и упражнений по внекорабельной деятельности обучаемых и за миссиями на поверхности Луны и Марса, состоит не менее чем из восьми IP-камер высокого разрешения, которые являются управляемыми, то есть позволяют изменять направление линии визирования, масштабировать изображение и т.д.A set of surveillance cameras 3, designed for remote visual observation of the development of procedures and exercises for extra-ship activity of students and missions on the surface of the moon and Mars, consists of at least eight high-resolution IP cameras that are controllable, that is, they allow you to change the direction of the line sights, scale the image, etc.

Средства отображения информации коллективного пользования 4 предназначены для предъявления инструктору, инженеру и врачу стенда визуальной обстановки в рабочих зонах стенда, контролируемых комплектом телекамер наблюдения 3 и телекамерой, установленной на шлеме скафандра, а также любой другой информации, формируемой серверами и персональными компьютерами стенда, например, формата инженера с изображением результатов контроля работоспособности программно-технических средств, которые задействуются в проводимом мероприятии. К качестве средств отображения информации коллективного пользования 4 используются два большеразмерных LCD-монитора высокого разрешения.Collective information display means 4 are intended for presentation to the instructor, engineer and doctor of the stand of the visual situation in the working areas of the stand, controlled by a set of surveillance cameras 3 and a television camera mounted on the helmet of a spacesuit, as well as any other information generated by the servers and personal computers of the stand, for example, format of the engineer with the image of the results of the monitoring of the operability of software and hardware that are involved in the event. As means of displaying information of collective use 4, two large-sized high-resolution LCD monitors are used.

Пульт контроля и управления 5, обеспечивающий размещение инструктора, инженера и врача стенда за эргономичными автоматизированными рабочими местами, включает средства связи 6, панель управления освещением 7, панель ручного управления электроприводами 8, три персональных компьютера 9, 10 и 11 и второй блок цифровой связи 12. Пульт контроля и управления 5 предназначен для задания сценария и начальных условий отработки практических задач внекорабельной деятельности (далее тренировки), для экспериментальной отработки учебных упражнений с целью выбора наиболее эффективных методик реальной внекорабельной деятельности экипажей МКС и соответствующих им оптимальных методик подготовки космонавтов (астронавтов), для запуска и оперативного контроля, ввода отказов, а также останова и завершения тренировки.The control and control panel 5, which provides the instructor, engineer and doctor’s stand for ergonomic workstations, includes communication equipment 6, a lighting control panel 7, a manual control panel for electric drives 8, three personal computers 9, 10 and 11 and a second digital communication unit 12 The control and management panel 5 is intended for setting the scenario and initial conditions for practicing the practical tasks of extra-ship activity (hereinafter referred to as training), for the experimental development of training exercises with the aim of the selection of the most effective methods for the real extra-ship activity of the ISS crews and the corresponding optimal training methods for astronauts (astronauts), for launching and operational monitoring, entering failures, as well as stopping and completing training.

Средства связи 6, предназначенные для обеспечения речевых переговоров инструктора (выполняющего на стенде попеременно или роль членов экипажа, находящихся в орбитальных отсеках МКС, или роль специалистов Центра управления полетами) с обучаемым в скафандре 45, реализованы на базе пультов абонентов и блоков контрольных громкоговорителей, использующих проводные линии связи.Communication equipment 6, designed to provide voice conversations for an instructor (alternately performing the role of crew members located in the ISS orbital compartments, or the role of specialists of the Mission Control Center) with a student in suit 45, is implemented on the basis of subscriber units and control speaker units using wired communication lines.

Панель управления освещением 7 предназначена для включения, выключения и регулирования яркости каждого из прожекторов, входящих в состав средств освещения 30.The lighting control panel 7 is designed to turn on, turn off and adjust the brightness of each of the spotlights included in the lighting means 30.

Панель ручного управления комплектом электроприводов 8 предназначена для оперативного управления комплектными электроприводами вертикального перемещения 23, перемещения тележки 24 и перемещения моста 25 при возникновении в режиме «Автоматического управления электроприводами» отказов и нештатных ситуаций в основных компонентах системы управления: сервер моделирования 1 и системы управления электроприводами 9, комплекс устройств сопряжения с объектом 18 и набор датчиков 21, 22, 27, 32 и 34.The manual control panel of the set of electric drives 8 is designed for the operational control of complete electric drives of vertical movement 23, moving the cart 24 and moving the bridge 25 in case of failures and abnormal situations in the “Automatic control of electric drives” mode in the main components of the control system: simulation server 1 and electric drive control system 9 , a set of devices for interfacing with the object 18 and a set of sensors 21, 22, 27, 32 and 34.

В качестве персональных компьютеров инструктора 9, инженера 10 и врача 11, предназначенных для создания автоматизированных рабочих мест инструктора, инженера и врача стенда, используются высокопроизводительные офисные компьютеры (с установленным программным обеспечением, соответствующим выполняемым функциональным задачам).As personal computers of the instructor 9, engineer 10 and doctor 11, designed to create automated workstations for the instructor, engineer and doctor of the stand, high-performance office computers are used (with installed software corresponding to the functional tasks performed).

Первый 14, второй 12 и третий 39 блоки цифровой связи, предназначенные для обеспечения ремонтно-технологической связи инженера стенда с обслуживающим персоналом в процессе тренировок, а также при выполнении пуско-наладочных работ, операций по техническому обслуживанию и т.д., представляют собой компактные блоки с микротелефонной гарнитурой, которые позволяют осуществлять дуплексную телефонную цифровую связь по локальной вычислительной сети передачи данных 17.The first 14, second 12, and third 39 digital communication units, designed to provide repair and technological communication of the stand engineer with maintenance personnel during training, as well as during commissioning, maintenance operations, etc., are compact units with a micro-telephone headset, which allow for duplex telephone digital communication over a local area network 17.

Сервер системы управления электроприводами 13, предназначенный для преобразования вычисленных сервером моделирования 1 значений в величины координат соответствующих приводов, реализующих перемещение скафандра с обучаемым 45 с тремя степенями свободы, представляет собой высокопроизводительный компьютер (с установленным программным обеспечением соответствующим выполняемым функциональным задачам) в промышленном исполнении (в корпусе, предназначенном для установки в стойку с форм-фактором 19-дюймов).The server of the drive control system 13, designed to convert the values calculated by the simulation server 1 into the coordinates of the corresponding drives, realizing the movement of the suit with the student 45 with three degrees of freedom, is a high-performance computer (with installed software corresponding to the performed functional tasks) in industrial design (in 19-inch rack enclosure).

Локальные вычислительные сети системы видеонаблюдения 15 и передачи данных 17 реализованы на базе высокоскоростных сетевых коммутаторов интерфейсом «Ethernet» и кабелей связи типа «витая пара категории б».Local area networks of the video surveillance system 15 and data transfer 17 are implemented on the basis of high-speed network switches with an Ethernet interface and category b twisted-pair communication cables.

Сервер системы видеонаблюдения 16 представляет собой высокопроизводительный компьютер (с установленным программным обеспечением, соответствующим выполняемым функциональным задачам) в промышленном исполнении (в корпусе, предназначенном для установки в стойку с форм-фактором 19-дюймов). Основное назначение сервера 16: получение по сети видеонаблюдения 15 и запись видеоинформации от комплекта телекамер наблюдения 3, установленных в различных местах стенда, и от телекамеры, установленной на шлеме скафандра с обучаемым 45, а также воспроизведение этой информации на средствах отображения информации коллективного пользования 4 по запросам заинтересованных пользователей, например инструктора стенда. Помимо этого с помощью сервера 16 выполняется информационный обмен между локальной вычислительной сетью системы видеонаблюдения 15 и локальной вычислительной сети передачи данных 17.The server of the video surveillance system 16 is a high-performance computer (with installed software that meets the functional tasks performed) in an industrial design (in a case designed for installation in a rack with a 19-inch form factor). The main purpose of server 16: receiving video surveillance network 15 and recording video information from a set of surveillance cameras 3 installed in various places on the stand, and from a television camera mounted on a helmet of a suit with a student 45, as well as reproduction of this information on displays for sharing information 4 requests from interested users, such as a booth instructor. In addition, with the help of server 16, information exchange is performed between the local computer network of the video surveillance system 15 and the local computer network of data transfer 17.

Комплекс устройств сопряжения с объектом 18 реализован на базе контроллера (с установленным программным обеспечением, соответствующим выполняемым функциональным задачам) и набора модулей ввода-вывода дискретной и аналоговой информации (пример реализации - комплекс типа WP8841 из семейства «WinPack» тайваньской фирмы «ICP DAS»). Основное назначение комплекса - управление в реальном масштабе времени электроприводами стенда, включая трансляцию, сформированных сервером системы управления электроприводами 13, обобщенных управляющих воздействий на комплектные электроприводы вертикального перемещения 23, перемещения тележки 24 и перемещения моста 25, а также получение контрольной информации от набора каскадов концевых выключателей 20, от датчиков положения тележки 21, положения моста 22, отклонения 31, усилия 33, положения скафандра 43 и абсолютного пространственного положения скафандра 44. Информационный обмен контроллера комплекса устройств сопряжения с объектом 18 с сервером системы управления электроприводами 13 осуществляется по локальной вычислительной сети передачи данных 17.The complex of devices for interfacing with object 18 is implemented on the basis of a controller (with installed software appropriate for the functional tasks performed) and a set of I / O modules for discrete and analog information (an example of implementation is a complex of type WP8841 from the WinPack family of Taiwanese company ICP DAS) . The main purpose of the complex is to control in real time the electric drives of the stand, including the translation, formed by the server of the electric drive control system 13, generalized control actions on the complete electric drives of vertical movement 23, movement of the trolley 24 and movement of the bridge 25, as well as obtaining control information from a set of cascades of limit switches 20, from the position sensors of the trolley 21, the position of the bridge 22, the deviation 31, the force 33, the position of the suit 43 and the absolute spatial polo eniya suit 44. Information exchange complex coupling device controller 18 to the object 13 with the electric control system server is performed over a local area data network 17.

Первый 19 и второй 30 адаптеры беспроводной связи предназначены для реализации беспроводной связи мобильного пульта управления электроприводами 37 с комплексом устройств сопряжения с объектом 18. Как вариант, вместо подключения первого адаптера беспроводной связи 19 к комплексу устройств сопряжения с объектом 18 можно, выполнив его подключение к локальной вычислительной сети передачи данных 17, реализовать беспроводную связь по стандарту Wi-Fi.The first 19 and second 30 wireless adapters are designed to implement wireless communication of a mobile electric drive control panel 37 with a set of devices for interfacing with an object 18. Alternatively, instead of connecting the first wireless adapter 19 to a set of devices for interfacing with an object 18, you can connect it to a local computing data network 17, implement wireless standard Wi-Fi.

Набор каскадов концевых выключателей 20 предназначен для упреждающей остановки электродвигателей комплектных электроприводов вертикального перемещения 23, горизонтального перемещения тележки 24 и моста 25 с целью предотвращения попадания подвижных элементов механического передаточного устройства 27 в предельные положения, за которыми возможны их повреждения и поломки.A set of cascades of limit switches 20 is designed to proactively stop the motors of the complete electric drives of vertical movement 23, horizontal movement of the trolley 24 and the bridge 25 in order to prevent the moving elements of the mechanical transmission device 27 from reaching the limit positions, beyond which damage and breakage are possible.

Датчик положения тележки 21, предназначенный для обеспечения контроля фактического положения тележки 56 (см. фиг.2) во всем диапазоне ее перемещения по рельсам 53 (см. фиг.2), реализован на основе электромагнитной головки (установлена на тележке 56), которая считывает магнитные метки положения с предварительно намагниченной ленты, закрепленной на неподвижной части механизма (например, на рельсах 53). Пример реализации датчика положения тележки 21 - датчик типа «МТ Н5-F1000-E-LD-MP500» итальянской фирмы «Givi Missure».The position sensor of the trolley 21, designed to provide control of the actual position of the trolley 56 (see figure 2) in the entire range of its movement along the rails 53 (see figure 2), is based on an electromagnetic head (mounted on the trolley 56), which reads magnetic position labels from a pre-magnetized tape fixed to a fixed part of the mechanism (for example, on rails 53). An example of the implementation of the position sensor of the trolley 21 is a sensor of the type "MT N5-F1000-E-LD-MP500" of the Italian company "Givi Missure".

В качестве датчика положения моста 22, предназначенного для обеспечения контроля фактического положения моста 48 (см. фиг.2) во всем диапазоне его перемещения вокруг оси несущей колонны 47 (см. фиг.2), используются датчик, аналогичный датчику положения тележки 21, электромагнитная головка которого расположена на неподвижной части механизма (например, на кронштейне, закрепленном на несущей колонне 47), а лента - на подвижных элементах конструкции моста.As a position sensor of the bridge 22, designed to provide control of the actual position of the bridge 48 (see figure 2) in the entire range of its movement around the axis of the supporting column 47 (see figure 2), a sensor similar to the position sensor of the trolley 21, an electromagnetic the head of which is located on a fixed part of the mechanism (for example, on a bracket mounted on a supporting column 47), and the tape is on the movable elements of the bridge structure.

Комплектный электропривод вертикального перемещения 23, предназначенный для перемещения нижнего блока 61 (см. фиг.2) механического передаточного устройства 27, представляет собой функционально полный комплект, реализованный на основе серии сервоприводов «Dynamic Line II» немецкой фирмы «Karl E.Brinkmann GmbH», состоящий из мотор-редуктора с барабаном лебедки и со встроенным дисковым электромагнитным тормозом, частотного преобразователя напряжения, набора датчиков напряжения, тока, положения ротора и температуры статора мотора. Причем в качестве мотора комплектного электропривода используется синхронный электродвигатель с постоянными магнитами в роторе.The complete vertical-movement electric drive 23, designed to move the lower block 61 (see Fig. 2) of the mechanical transmission device 27, is a functionally complete set, implemented on the basis of the Dynamic Line II servo drives of the German company Karl E. Brinkmann GmbH, consisting of a gear motor with a winch drum and with a built-in disk electromagnetic brake, a voltage frequency converter, a set of voltage, current, rotor position and stator temperature sensors. Moreover, a synchronous electric motor with permanent magnets in the rotor is used as a motor for a complete electric drive.

Комплектный электропривод перемещения тележки 24 и моста 25, предназначенный для перемещения тележки 56 (см. фиг.2) и моста 48 (см. фиг.2) механического передаточного устройства 27, представляет собой полный комплект, реализованный на основе серии сервоприводов «Dynamic Line II» немецкой фирмы «Karl Е.Brinkmann GmbH», состоящий из двух идентичных мотор-редукторов со встроенными дисковыми электромагнитными тормозами и двух частотных преобразователей напряжения, работающих синхронно, двух наборов датчиков напряжения, тока, положения ротора и температуры статора мотора. Причем в качестве моторов комплектного электропривода используется синхронные электродвигатели с постоянными магнитами в роторе.The complete electric drive for moving the cart 24 and the bridge 25, designed to move the cart 56 (see figure 2) and the bridge 48 (see figure 2) of the mechanical transmission device 27, is a complete set based on the Dynamic Line II servo drives series »Of the German company Karl E. Brinkmann GmbH, consisting of two identical gear motors with built-in disc electromagnetic brakes and two frequency frequency converters operating synchronously, two sets of voltage, current, rotor position and temperature sensors and motor. Moreover, as motors of a complete electric drive, synchronous motors with permanent magnets in the rotor are used.

Панель автоматики электроприводов 26 предназначена для обеспечения быстродействующей защиты комплектных электроприводов вертикального перемещения 23, тележки 24, моста 25 от токов перегрузки и коротких замыканий.The panel of automation of electric drives 26 is designed to provide high-speed protection of complete electric drives of vertical movement 23, bogie 24, bridge 25 from overload currents and short circuits.

Механическое передаточное устройство 27 (см. фиг.2) предназначено для обеспечения перемещения обучаемого по трем степеням свободы. Мост 48, оснащенный рамой 49 и рельсами 53, перемещается вокруг оси несущей колонны 47 с помощью ведущего колеса 64, приводимого в движение мотор-редукторами комплектного электропривода перемещения моста 25, по несущему монорельсу 65, представляющему собой часть кольца с раствором ориентировочно 215º. Тележка 56, опирающаяся на две пары колес 54, одна из которых является ведущей, приводится в движение мотор-редукторами комплектного электропривода перемещения тележки 24 и перемещается по рельсам 53 моста 48. Мотор-редуктор с барабаном лебедки комплектного электропривода вертикального перемещения 23 приводит в движение канатную передачу, состоящую из троса 60, трех верхних блоков 52, 57 и 58, нижнего блока 61 и узла крепления троса 63. Причем запасовка троса 60 выполнена по специальной кинематической схеме, так называемый «полиспаст», благодаря чему обеспечивается независимость вертикальных и горизонтальных перемещений объекта обезвешивания. К нижнему блоку 61 через упорный подшипник 32, датчик усилия 33, демпфирующее устройство 34 и одностепенной шарнирный подвес 35 подвешен объект обезвешивания - скафандр с обучаемым 45. С верхней части несущей колонны 47 по мосту 48 и раме 49 с несколькими пассивными тележками 50 проложен шланг 51 с воздушным трубопроводом и электрическими кабелями средств обеспечения жизнедеятельности (см. позицию 42 на фиг.1, на фиг.2 не показана), который, свободно спускаясь вниз, подключен к ранцу скафандра 45. Как вариант вместо пассивных тележек 50, которые позволяют удерживать шланг 51 в подвешенном состоянии на раме 49 моста 48 при горизонтальных перемещениях скафандра 45, можно использовать гибкие кабель-каналы серии «Sabin Chain» южно-корейской фирмы «CPS». На верхней части несущей колонны 47 в начале и в конце рельсов 53 в нижней части тележки 56 установлены концевые выключатели из каскада концевых выключателей 20 (на фиг.2 представлены только два концевых выключателя для тележки 56). На верхней части несущей колонны 47 и на тележке 56 установлены соответственно датчики положения моста 22 и тележки 21. Кроме этого, на нижнем блоке 61 установлен датчик отклонения 31, на скафандре 45 - датчик абсолютного пространственного положения скафандра 44. На тележке 56 закреплен основной блок 55 датчика положения скафандра по вертикали 43 (см. фиг.1), конец измерительного троса 62 которого зафиксирован на ранце скафандра 45. Помимо этого с верхней части несущей колонны 47 по мосту 48 и раме 49 с несколькими пассивными тележками 50 проложен кабельный жгут (на фиг.2 не показан) к электрооборудованию, установленному на тележке 56 (датчик положения тележки 21, комплектный электропривод перемещения тележки 24 и основной блок 55 датчика положения скафандра по вертикали 43), и к датчикам отклонения 31 и усилия 33. Как вариант вместо применения гибкого вертикального подвеса кабелей (например, в виде спиральной пружины) от датчиков отклонения 31 и усилия 33 к тележке 56 можно поместить эти кабели в шланг 51.A mechanical transmission device 27 (see figure 2) is designed to ensure the movement of the learner in three degrees of freedom. The bridge 48, equipped with a frame 49 and rails 53, is moved around the axis of the supporting column 47 with the help of the driving wheel 64, driven by gear motors of the complete electric drive to move the bridge 25, along the supporting monorail 65, which is a part of the ring with the solution, approximately 215º. Trolley 56, supported by two pairs of wheels 54, one of which is the leading one, is driven by gear motors of the complete electric drive for moving the trolley 24 and moves along the rails 53 of the bridge 48. The gear motor with the winch drum of the complete electric vertical drive 23 drives the cable car a transmission consisting of a cable 60, three upper blocks 52, 57 and 58, a lower block 61 and a cable mounting unit 63. Moreover, the cable 60 is stored according to a special kinematic scheme, the so-called “chain block”, due to which bespechivaet independent vertical and horizontal movements of weightlessness object. To the lower block 61, through a thrust bearing 32, a force sensor 33, a damping device 34 and a single-stage hinge suspension 35, a weightless object is suspended — a suit with a learner 45. A hose 51 is laid from the upper part of the support column 47 along the bridge 48 and the frame 49 with several passive trolleys 50 with an air pipeline and electrical cables for life support equipment (see position 42 in figure 1, not shown in figure 2), which, freely going down, is connected to the satchel of the spacesuit 45. Alternatively, instead of passive carts 50, which allow erzhivat hose 51 suspended on the frame 49 of the bridge 48 for horizontal movements spacesuit 45, you can use the flexible cable-TV series «Sabin Chain» South Korean company «CPS». On the upper part of the supporting column 47 at the beginning and at the end of the rails 53 in the lower part of the truck 56, limit switches from the cascade of limit switches 20 are installed (only two limit switches for the truck 56 are shown in FIG. 2). On the upper part of the supporting column 47 and on the trolley 56, the position sensors of the bridge 22 and the trolley 21 are installed, respectively. In addition, the deflection sensor 31 is installed on the lower block 61, and the absolute spatial position sensor of the spacesuit 44 is installed on the suit 45. The main unit 55 is fixed on the trolley 56 a vertical position sensor of the spacesuit 43 (see FIG. 1), the end of the measuring cable 62 of which is fixed on the backpack of the spacesuit 45. In addition, a cable w is laid from the upper part of the support column 47 along the bridge 48 and frame 49 with several passive bogies 50 ut (not shown in FIG. 2) to the electrical equipment mounted on the trolley 56 (trolley 21 position sensor, complete electric trolley movement drive 24 and the main unit 55 of the spacesuit vertical position sensor 43), and to the deflection sensors 31 and force 33. As an option instead of using flexible vertical suspension of cables (for example, in the form of a coil spring) from the deflection sensors 31 and force 33 to the carriage 56, these cables can be placed in the hose 51.

Космический грузовой манипулятор 28, предназначенный для отработки операций в открытом космическом пространстве, связанных с перемещениями грузов и т.д., представляет собой действующий полномасштабный макет манипулятора «Стрела» (состоит из грузовой стрелы ГСтМ телескопической конструкции, мобильного звена для такелажного узла стрелы, электромеханических приводов и поста оператора с пультом управления), устанавливаемый на стыковочном отсеке - модуле СО-1 «Пирс» или на исследовательском модуле МИМ-2 «Поиск» МКС. Как второй вариант реализации космического грузового манипулятора 28 в функционально-моделирующем стенде используется манипулятор «Стрела» в тренажном исполнении, состоящий только из поста оператора с пультом управления и части грузовой стрелы ГСтМ (первого звена телескопической конструкции стрелы).The space cargo manipulator 28, designed to practice operations in open space associated with the movement of goods, etc., is a valid full-scale model of the Strela manipulator (consists of a cargo arm GTSM of a telescopic design, a mobile link for the rigging node of the boom, electromechanical drives and operator station with a control panel), installed on the docking compartment - module СО-1 “Pirs” or on the research module MIM-2 “Search” ISS. As the second embodiment of the implementation of the space cargo manipulator 28, the Strela manipulator in the simulator version is used in the functional modeling stand, consisting only of an operator station with a control panel and a part of the cargo arm Boom (first arm of the telescopic boom structure).

Средства освещения 29, предназначенные для моделирования светотеневой обстановки при работе обучаемого на фрагменте макета орбитального модуля 36, в том числе и с космическим манипулятором 28, а также на участках поверхности Луны 37 и Марса 46 с комплектами учебного оборудования, реализованы на базе нескольких прожекторов высокой яркости и устройств их включения.Lighting tools 29, designed to simulate the black-and-white situation when a trainee works on a fragment of a mock-up of the orbital module 36, including with the space manipulator 28, as well as on the surface of the moon 37 and Mars 46 with sets of training equipment, are implemented on the basis of several high-brightness projectors and devices for their inclusion.

В качестве датчика отклонения 31, предназначенного для обеспечения контроля отклонения нижнего блока 61 (см. фиг.2) механического передаточного устройства 27 от вертикальной оси, применен инклинометр, например, из семейства «GNAMG» фирмы «Baumer IVO».As the deviation sensor 31, designed to provide control of the deviation of the lower block 61 (see figure 2) of the mechanical transmission device 27 from the vertical axis, an inclinometer, for example, from the GNAMG family of Baumer IVO, was used.

Упорный подшипник 32 предназначен для обеспечения поворотов скафандра с обучаемым 45 вокруг вертикальной оси (угловое перемещение по курсу).The thrust bearing 32 is designed to provide rotations of the suit with the student 45 around a vertical axis (angular displacement along the course).

В качестве датчика усилия 33, предназначенного для обеспечения обратной связи по значению усилия обезвешивания при вертикальных перемещениях скафандра с обучаемым 45, использован тензорезисторный датчик, например, типа U9B/5KN немецкой фирмы «Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH».As a force sensor 33, designed to provide feedback on the value of the weightless force during vertical movements of the suit with the student 45, a strain gauge sensor, for example, type U9B / 5KN of the German company Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, was used.

В качестве демпфирующего устройства 34, предназначенного для компенсации нежелательных динамических воздействий на обучаемого в скафандре 45 при срабатывании электромагнитного тормоза комплектного электропривода вертикального перемещения 23, используется специальный механизм рычажно-пружинной конструкции.As a damping device 34, designed to compensate for unwanted dynamic effects on the student in the suit 45 when the electromagnetic brake of the complete vertical electric drive 23 is activated, a special lever-spring mechanism is used.

Одностепенной шарнирный подвес 35 предназначен для обеспечения возможности поворота скафандра с обучаемым 45 вокруг горизонтальной оси (угловое перемещение по тангажу), проходящей через центр масс скафандра параллельно передней (задней) стороне скафандра. При необходимости обеспечения возможности углового перемещения скафандра с обучаемым 45 еще и по крену вместо одностепенного шарнирного подвеса 35 может быть применен шарнирный подвес с двумя степенями свободы (то есть двухстепенной шарнирный подвес).Single-hinged hinge suspension 35 is designed to provide the ability to rotate the suit with the student 45 around a horizontal axis (angular movement along the pitch) passing through the center of mass of the suit parallel to the front (rear) side of the suit. If it is necessary to ensure the possibility of angular movement of the suit with the student 45, the hinge suspension with two degrees of freedom (i.e., the two-stage hinge suspension) can also be used instead of a single-stage hinged suspension 35.

Фрагмент макета орбитального модуля 36, предназначенный для получения обучаемым космонавтом (астронавтом) сенсорно-моторных навыков при работе в открытом космическом пространстве на орбите Земли, включает оборудование, навесные механизмы и приборы, поручни и средства фиксации на внешней поверхности орбитального модуля.A fragment of the model of the orbital module 36, designed to provide the trained astronaut (astronaut) with sensory-motor skills when working in open space in orbit of the Earth, includes equipment, mounted mechanisms and devices, handrails and fixation devices on the outer surface of the orbital module.

Участки, имитирующие поверхности Луны 37 и Марса 46, с комплектами учебного оборудования предназначены для отработки передвижения обучаемым космонавтом (астронавтом) в скафандре 45 по различным рельефам, характерным для поверхности данных планет, перемещения (переноски) грузов, выполнения отдельных работ, технологических операций и т.д. в условиях имитируемой пониженной гравитации.Sites that simulate the surfaces of the Moon 37 and Mars 46, with sets of training equipment, are designed for practicing movement by a trained cosmonaut (astronaut) in a spacesuit 45 over various reliefs characteristic of the surface of these planets, moving (carrying) cargoes, performing certain operations, technological operations, etc. .d. in conditions of simulated reduced gravity.

Мобильный пульт управления электроприводами 38 предназначен для оперативного управления комплектными электроприводами вертикального перемещения 23, тележки 24, моста 25 в аварийных ситуациях, а также при выполнении пуско-наладочных работ и операций по техническому обслуживанию оборудования стенда.The mobile control panel for electric drives 38 is designed for the operational control of complete electric drives for vertical movement 23, trolley 24, bridge 25 in emergency situations, as well as during commissioning and maintenance operations of the equipment of the stand.

Система визуализации 40 предназначена для предоставления обучаемому в скафандре 45 синтезированных изображений окружающего космического пространства (звезды. Солнце, планеты Солнечной системы, астероиды, метеориты, космические аппараты и космический мусор), фрагментов общего вида внешней поверхности орбитальных модулей Российского сегмента МКС, изображения МКС в целом и т.д. Система визуализации 40 представляет собой программно-технический комплекс, состоящий из высокопроизводительных графических станций (с установленным программным обеспечением, соответствующим выполняемым функциональным задачам), которые обеспечивают генерацию в реальном масштабе времени необходимых изображений, средств воспроизведения графической информации (экранов мониторов, видеопроекторов и экранов и т.д.).Visualization 40 is designed to provide a student in 45 spacesuit with synthesized images of the outer space (stars. Sun, planets of the solar system, asteroids, meteorites, spacecraft and space debris), fragments of a general view of the outer surface of the orbital modules of the ISS Russian Segment, images of the ISS as a whole etc. Visualization system 40 is a software and hardware complex consisting of high-performance graphic stations (with installed software corresponding to the functional tasks performed), which provide real-time generation of the necessary images, graphic information reproduction tools (monitor screens, video projectors and screens, etc.) .d.).

В качестве средств медицинского контроля 41, предназначенных для обеспечения оперативного контроля психофизиологического состояния обучаемого, находящегося в скафандре 45, и передачи информации по локальной вычислительной сети передачи данных 17 в персональный компьютер врача 15 на пульте контроля и управления 5 используется устройства преобразования, гальванической развязки и передачи медицинской информации.As a means of medical control 41, designed to provide operational monitoring of the psychophysiological state of a student located in a suit 45, and to transmit information via a local computer data network 17 to a doctor’s personal computer 15, conversion, galvanic isolation and transmission devices are used on the control and control panel 5 medical information.

Средства обеспечения жизнедеятельности 42 предназначены для подачи воздуха для дыхания обучаемого и вентиляции скафандра, а также электропитания оборудования скафандра 45.Life support equipment 42 is designed to supply air for the student’s breathing and ventilation of the suit, as well as power supply to the equipment of the suit 45.

В качестве датчика положения скафандра по вертикали 43, предназначенного для обеспечения контроля фактического положения скафандра во всем диапазоне его перемещения по вертикали, используются трос-энкодер семейства «BTF» фирмы «SICK-Stegmann».As a sensor for the position of the spacesuit along the vertical 43, designed to provide control of the actual position of the spacesuit in the entire range of its vertical movement, the cable encoder of the BTF family from SICK-Stegmann is used.

В качестве датчика абсолютного пространственного положения скафандра 44, предназначенного для обеспечения определения фактического положения скафандра в моделируемом пространстве в системе трех декартовых координат (x, y, z) и трех угловых координат (курс, крен и тангаж), использован трекер семейства «MEMS» фирмы «InvenSense».As a gauge of the absolute spatial position of the suit 44, designed to determine the actual position of the suit in the simulated space in a system of three Cartesian coordinates (x, y, z) and three angular coordinates (course, roll and pitch), a MEMS family tracker company "InvenSense."

В качестве скафандра 45, предназначенного для размещения обучаемого, используются выходные космические скафандры, то есть скафандры, предназначенные для выхода космонавтов в открытый космос (штатные для Российского сегмента Международной космической станции) семейства «Орлан» (см. Материал из Википедии - свободной энциклопедии Орлан (скафандр), http://ru.wikipedia.org/wiki/ Орлан_(скафандр)). В стенде использована специальная модификация скафандра в тренажном исполнении типа «Орлан-МКТ». В скафандре имеются комплекты средств связи, медицинской аппаратуры, оборудования обеспечения жизнедеятельности и телекамера, установленная на шлеме скафандра, которые через шланг 51 (см. фиг.2) подключаются соответственно к средствам связи 6 в пульте контроля и управления 5, медицинского контроля 41, обеспечения жизнедеятельности 42 и локальной вычислительной сети системы видеонаблюдения 11.As a spacesuit 45, designed to accommodate a student, space shuttles are used, that is, spacesuits designed for astronauts to go into outer space (full-time for the Russian segment of the International Space Station) of the Orlan family (see Material from Wikipedia, the Orlan free encyclopedia ( spacesuit), http://ru.wikipedia.org/wiki/Orlan_ (spacesuit)). A special modification of the spacesuit in the training version of the Orlan-MKT type was used in the stand. The suit contains sets of communications equipment, medical equipment, life support equipment, and a television camera mounted on the helmet of the suit, which are connected through the hose 51 (see Fig. 2) to the communications equipment 6 in the control and control panel 5, medical control 41, providing vital functions 42 and local area network of a video surveillance system 11.

Предлагаемый стенд работает следующим образом.The proposed stand works as follows.

Перед началом экспериментальных исследований или подготовки на стенде испытатели и обучаемые космонавты (астронавты) экипажей МКС проходят соответствующее теоретическое обучение. После этого испытатели или обучаемые космонавты приходят в помещение стенда, в котором скомпоновано механическое передаточное устройство 27 и остальные составные части функционально-моделирующего стенда (см. фото 1) и, при необходимости, детально знакомятся: с конструкцией оборудования, навесных механизмов и приборов, поручней и средств фиксации на внешней поверхности фрагмента макета орбитального модуля 36; с действующим макетом космического грузового манипулятора 28 (уточняют конструкцию грузовой стрелы манипулятора ГСтМ, мобильного звена для такелажного узла стрелы и устройство поста оператора с пультом управления); с участками, имитирующими поверхность Луны 37 или Марса 46, и комплектами учебного оборудования, которые размещены на этих участках; уточняют особенности Российского выходного скафандра 45, проверяют готовность скафандра к использованию и т.д.Before the start of experimental research or training at the stand, testers and trained astronauts (astronauts) of the ISS crews undergo appropriate theoretical training. After that, the testers or trained astronauts come to the room of the stand, in which the mechanical transmission device 27 and the other components of the functional-modeling stand are arranged (see photo 1) and, if necessary, get acquainted in detail: with the design of equipment, mounted mechanisms and devices, handrails and means for fixing on the outer surface of a fragment of the layout of the orbital module 36; with the current layout of the space cargo manipulator 28 (specify the design of the cargo boom of the GSM manipulator, the mobile link for the rigging boom assembly and the device of the operator’s post with the control panel); with sites that simulate the surface of the Moon 37 or Mars 46, and sets of training equipment that are located on these sites; specify the features of the Russian output suit 45, check the suitability for use, etc.

После подачи электропитания инженер стенда совместно с обслуживающим персоналом производит включение и проверку работоспособности оборудования стенда (конкретный состав используемого оборудования, определяется в соответствии с планом использования стенда). В процессе выполнения работ по проверке работоспособности обслуживающим персоналом используются первый 14, второй 12 и третий 39 блоки цифровой связи, а также, при необходимости, мобильный пульт управления электроприводами 38.After supplying power, the stand engineer, together with the maintenance personnel, turns on and checks the operability of the stand equipment (the specific composition of the equipment used is determined in accordance with the stand use plan). In the process of performing a health check by maintenance personnel, the first 14, second 12 and third 39 digital communication units are used, as well as, if necessary, a mobile electric drive control panel 38.

После включения в работу средств обеспечения жизнедеятельности 42 испытатель или обучаемый космонавт (астронавт) может осуществить процесс одевания (или, точнее, «входа») в выходной космический скафандр, установленный на полу помещения стенда в вертикальном положении.After the life support facilities are included in the work 42, the tester or trained cosmonaut (astronaut) can carry out the process of dressing (or, more precisely, “entering”) into the output space suit, mounted on the floor of the stand in an upright position.

Ввод начальных условий и запуск стенда в работу.Entering initial conditions and launching the stand.

Инструктор, выбрав с помощью программного обеспечения персонального компьютера инструктора 9 на пульте контроля и управления 5 предусмотренный планом сценарий экспериментальных исследований или тренировки и соответствующий набор начальных условий (режим освещения, исходное положение скафандра 45, вариант видеопотока, генерируемого системой визуализации 40 и т.д.), переводит средства освещения 29 (с помощью панели управления освещением 7 на пульте контроля и управления 5) в необходимый режим работы и запускает стенд в работу. Так как функционирование стенда как при экспериментальных исследованиях (отработке наиболее эффективных методик внекорабельной деятельности) испытателями, так и при тренировках космонавтов (астронавтов) - абсолютно идентично, далее описывается использование стенда только для целей обучения.The instructor, using the software of the personal computer of the instructor 9 on the control and control panel 5, the experimental research or training scenario provided for by the plan and the corresponding set of initial conditions (lighting mode, the initial position of the suit 45, the video stream option generated by the visualization system 40, etc. ), transfers the lighting means 29 (using the lighting control panel 7 on the control and control panel 5) to the required operating mode and starts the stand in operation. Since the functioning of the stand both during experimental research (testing the most effective methods of extra-ship activity) by testers and during training of astronauts (astronauts) is absolutely identical, the use of the stand for training purposes only is described below.

Внекорабельная деятельность в интерактивном безопорном пространстве Extra-ship activities in an interactive unsupported space

Параметры набора начальных условий тренировки из персонального компьютера инструктора 9 с помощью локальной вычислительной сети передачи данных 17 поступают в сервер моделирования 1, контроллер комплекса устройств сопряжения с объектом 18 и высокопроизводительные графические станции системы визуализации 40. При этом в сервере моделирования 1 активируется программный модуль, обеспечивающий моделирование невесомости. Контроллер, используя модули ввода-вывода дискретной и аналоговой информации комплекса устройств сопряжения с объектом 18, с помощью комплектных электроприводов вертикального перемещения 23, перемещения тележки 24, и перемещения моста 25 осуществляет позиционирование в требуемой зоне фрагмента макета орбитального модуля 36 скафандра с обучаемым 45, контролируя правильность отработки его положения с помощью датчиков положения тележки 21, моста 22 и скафандра по вертикали 43. После отработки заданных координат схемы автоматики комплектных электроприводов останавливают электродвигатели, синхронно включая электромагнитные тормоза, которые надежно фиксируют скафандр с обучаемым 45 по вертикали и в горизонтальной плоскости. Для повышения эффективности компенсации нежелательных (в том числе и опасных) динамических воздействий на обучаемого в скафандре 45 при его вертикальных перемещениях и, в особенности, при аварийном срабатывании электромагнитного тормоза комплектного электропривода вертикального перемещения 23 в стенде использовано демпфирующее устройство 34. Одновременно с позиционированием скафандра с обучаемым 45 с помощью комплектных электроприводов программное обеспечение высокопроизводительных графических станций системы визуализации 40 синтезирует изображение окружающего космического пространства (звезды, орбитальные модули МКС и т.д.), которое с помощью видеопроекторов проецируется на экран.The parameters of the set of initial training conditions from the personal computer of the instructor 9 via the local computer data network 17 are sent to simulation server 1, the controller of the complex of devices for interfacing with the object 18, and high-performance graphic stations of the visualization system 40. In this case, a software module is activated in simulation server 1 that provides weightlessness modeling. The controller, using input / output modules of discrete and analog information of the complex of devices for interfacing with the object 18, using complete electric drives for vertical movement 23, moving the cart 24, and moving the bridge 25, performs positioning in the desired area of the fragment of the orbital module 36 of the spacesuit with the student 45, controlling the correctness of working out its position with the help of the position sensors of the trolley 21, the bridge 22 and the spacesuit vertically 43. After working out the set coordinates of the automation circuit of the complete electric troprivodov stop electric motors, including the electromagnetic brake synchronously, which are securely fixed to the suit 45 trained vertically and horizontally. To increase the efficiency of compensation of unwanted (including hazardous) dynamic effects on the student in the suit 45 during vertical movements and, in particular, during emergency operation of the electromagnetic brake of a complete vertical electric drive 23, a damping device 34 was used in the test bench. At the same time as the suit was positioned, learners 45 using complete electric drives software for high-performance graphic stations visualization systems 40 synthesis It creates an image of the surrounding space (stars, orbital modules of the ISS, etc.), which is projected onto the screen using video projectors.

При необходимости перемещения в безопорном пространстве стенда обучаемый отталкивается руками от элементов конструкции фрагмента макета орбитального модуля 36 (или, захватив элементы конструкции, притягивает их к себе руками). Создаваемые обучаемым усилия в общем случае состоят из трех составляющих векторов (усилие по вертикали и два взаимно перпендикулярных усилия в горизонтальной плоскости) и трех моментов (момент по курсу, крену и тангажу). Усилия, действующие по вертикали, вызывают пропорциональное их величине изменение значения датчика усилия 33, которое комплексом устройств сопряжения с объектом 18 с помощью локальной вычислительной сети передачи данных 17 передается в сервер моделирования 1. Программное обеспечение сервера моделирования 1 выполняет решение уравнений динамики, передает вычисленные значения с помощью локальной вычислительной сети передачи данных 17 в сервер системы управления электроприводами 13, который, выполнив необходимые преобразования, передает значение координаты по вертикали с помощью локальной вычислительной сети передачи данных 17 в комплекс устройств сопряжения с объектом 18, приводя к соответствующему (в зависимости от величины и продолжительности усилия, прилагаемого обучаемым) перемещению скафандра с обучаемым 45 в направлении, противоположном направлению прилагаемого усилия. При этом за счет применения в контроллере комплекса устройств сопряжения с объектом 18 алгоритма пропорционально-интегрального регулирования схема автоматики комплектного электропривода вертикального перемещения 23 плавно приводит в движение электродвигатель и синхронно выключает электромагнитный тормоз мотор-редуктора.If you need to move in the unsupported space of the stand, the student pushes with his hands from the structural elements of the fragment of the layout of the orbital module 36 (or, capturing the structural elements, pulls them to his hands). The efforts created by the learner in the general case consist of three component vectors (vertical force and two mutually perpendicular forces in the horizontal plane) and three moments (moment along the course, roll and pitch). The vertical forces cause a change in the value of the force sensor 33 proportional to their magnitude, which is transmitted to the simulation server 1 using the local area network 17 to the simulation server 1. The software of simulation server 1 executes the solution of dynamic equations, transfers the calculated values using a local area network of data transmission 17 to the server of the drive control system 13, which, having performed the necessary transformations, transmits the vertical coordinate is calculated using the local computer data network 17 to the complex of devices for interfacing with the object 18, resulting in a corresponding (depending on the size and duration of the effort exerted by the trainee) movement of the suit with the trainee 45 in the direction opposite to the direction of the applied effort. At the same time, due to the use of a proportional-integral control algorithm in the controller’s complex of devices 18, the automation circuit of the complete vertical electric drive 23 smoothly drives the electric motor and simultaneously turns off the electromagnetic brake of the gear motor.

Усилия обучаемого, действующие в горизонтальной плоскости, приводят к отклонению нижнего блока 61 (см. фиг.2) канатной передачи механического передаточного устройства 27 от вертикали на некоторый угол. Данный угол, измеряемый датчиком отклонения 31, отрабатывается (аналогично усилию, действующему по вертикали) комплектным электроприводом перемещения тележки 24 и моста 25, приводя к соответствующему перемещению скафандра с обучаемым 45. А момент, создаваемый обучаемым по курсу и тангажу, благодаря использованию в подвеске скафандра с обучаемым 45 упорного подшипника 32 и одностепенного шарнирного подвеса 35 приводит к соответствующему повороту скафандра в направлении, противоположном направлению прилагаемого усилия. Кроме этого, при использовании шарнирного подвеса 35 с двумя степенями свободы к возможности перемещения по курсу и тангажу добавляется еще и возможность перемещения по крену в соответствии со значением момента по крену, который создается обучаемым.The student’s efforts acting in the horizontal plane lead to the deviation of the lower block 61 (see figure 2) of the cable transmission of the mechanical transmission device 27 from the vertical by a certain angle. This angle, measured by the deflection sensor 31, is worked out (similarly to the vertical force) with a complete electric drive for moving the trolley 24 and the bridge 25, leading to the corresponding movement of the suit with the learner 45. And the moment created by the learner in course and pitch, thanks to the use of the suit in the suspension with the trainee 45 of the thrust bearing 32 and the single-stage hinged suspension 35, the spacesuit is rotated in the opposite direction to the applied force. In addition, when using the hinged suspension 35 with two degrees of freedom, the ability to move along the course and pitch is also added the ability to move along the roll in accordance with the value of the moment along the roll, which is created by the student.

Полная информация о фактическом положении скафандра в моделируемом пространстве по трем линейным координатам (x, y, z) и трем угловым (курс, крен и тангаж), осуществляемая датчиком абсолютного пространственного положения скафандра 44, позволяет, при необходимости, предоставлять инструктору исчерпывающие данные об эволюциях обучаемого в интерактивном безопорном пространстве. Кроме этого, информация от датчика абсолютного пространственного положения скафандра 44, при необходимости, может использоваться системой визуализации 40 для изменения перспективы синтезированного изображения, например, фрагментов общего вида внешней поверхности орбитальных модулей при изменении (перемещении) расчетной точки зрения обучаемого.Full information about the actual position of the spacesuit in the simulated space in three linear coordinates (x, y, z) and three angular (course, roll and pitch), carried out by the absolute spatial position sensor of the spacesuit 44, allows, if necessary, to provide the instructor with comprehensive data on the evolution learner in an interactive support-free space. In addition, information from the sensor of the absolute spatial position of the suit 44, if necessary, can be used by the visualization system 40 to change the perspective of the synthesized image, for example, fragments of the general appearance of the outer surface of the orbital modules when changing (moving) the student’s calculated point of view.

Таким образом, в интерактивном безопорном пространстве, создаваемом функционально-моделирующим стендом, осуществляется активное силокомпенсирующее обезвешивание с помощью управляемых электроприводов по вертикали и в горизонтальной плоскости, а также обеспечивается возможность перемещения (пассивная подвижность за счет мускульных усилий) по курсу и тангажу.Thus, in the interactive support-free space created by the functional-modeling stand, an active force-compensating weightlessness is carried out using controlled electric drives vertically and horizontally, and the ability to move (passive mobility due to muscular efforts) along the course and pitch is also provided.

При отработке отдельных (динамичных) экспериментов и учебных упражнений для уменьшения времени реакции системы управления интерактивным безопорным пространством на интерактивные воздействия обучаемого предусмотрено «перемещение» части задач, решаемых серверами моделирования 1 и управления электроприводами 13, в контроллер комплекса устройств сопряжения с объектом 18, в том числе путем реализации этих задач по упрощенному алгоритму.When practicing separate (dynamic) experiments and training exercises to reduce the reaction time of the interactive unsupported space management system to the learner’s interactive effects, it is envisaged to “move” some of the tasks solved by modeling servers 1 and control electric drives 13 to the controller of the complex of devices for interfacing with object 18, including including by implementing these tasks according to a simplified algorithm.

При отработке задач внекорабельной деятельности обучаемый с помощью поручней перемещается по внешней поверхности фрагмента макета орбитального модуля 36, фиксируется страховочным фалом скафандра в нужной для выполнения работы зоне макета и выполняет необходимые операции с оборудованием, навесными механизмами и приборами, установленными в рабочей зоне на внешней поверхности макета. Причем для воссоздания яркого солнечного освещения фрагмента макета орбитального модуля 36, требующего от обучаемого, например, использования светофильтра на шлеме скафандра, инструктор имеет возможность регулирования яркости прожекторов из состава средств освещения 29 с помощью панели управления 7 на пульте контроля и управления 5.When practicing the tasks of extra-ship activity, the trainee, using the handrails, moves along the outer surface of the mock-up of the orbital module 36, is fixed by the safety suit halyard in the mock-up zone necessary for the job and performs the necessary operations with equipment, mounted mechanisms and devices installed in the working area on the outer surface of the mock-up . Moreover, to recreate bright sunlight illuminating a fragment of the layout of the orbital module 36, requiring the student, for example, to use a light filter on a helmet of a spacesuit, the instructor has the ability to control the brightness of the spotlights from the lighting means 29 using the control panel 7 on the control and monitoring panel 5.

Актуальной особенностью предлагаемого стенда является возможность отработки комплекса задач по использованию космического грузового манипулятора 28. При этом обучаемый, переместившись по поверхности фрагмента макета орбитального модуля 36, фиксирует скафандр 45 на посту оператора действующего полномасштабного макета манипулятора «Стрела» и, воздействуя на органы пульта управления, изменяет вылет (выдвигает-складывает) и перемещает (влево-вправо и вверх-вниз) грузовую стрелу ГСтМ. Кроме этого, управляющие воздействия обучаемого с помощью комплекса устройств сопряжения с объектом 18 (при необходимости, через сервер моделирования 1) поступают на графические станции системы визуализации 40, которая контролируя положение грузовой стрелы ГСтМ, имеет возможность «подвесить» на экране (экранах) средств воспроизведения графической информации к реальному такелажному узлу стрелы разнообразные виртуальные грузы, синхронно перемещающиеся вместе с реальной грузовой стрелой манипулятора. При использовании второго варианта реализации космического грузового манипулятора 28 (манипулятор «Стрела» в тренажном исполнении) обучаемый, переместившись по поверхности фрагмента макета орбитального модуля 36, фиксирует скафандр 45 на посту оператора манипулятора «Стрела» и, воздействуя на органы пульта управления, перемещает (влево-вправо и вверх-вниз) только первое реальное звено телескопической конструкции грузовой стрелы ГСтМ. Данные управляющие воздействия обучаемого, а также управляющие воздействия по изменению вылета (выдвижению-складыванию) грузовой стрелы ГСтМ позволяют системе визуализации 40 (по аналогии с вариантом действующего полномасштабного макета манипулятора «Стрела») вывести на экран (экраны) средств воспроизведения графической информации изображение виртуального продолжения первого реального звена телескопической конструкции грузовой стрелы ГСтМ с такелажным узлом стрелы и разнообразными виртуальными грузами.A relevant feature of the proposed stand is the ability to work out a set of tasks for using the space cargo manipulator 28. At the same time, the student, having moved across the surface of a fragment of the mock-up of the orbital module 36, fixes the spacesuit 45 as the operator of the existing full-scale mock-up of the Arrow manipulator and, acting on the control panel, changes the reach (extends-folds) and moves (left-right and up-down) the cargo boom of the fuel and lubricant. In addition, the control actions of the learner using a complex of devices for interfacing with the object 18 (if necessary, through the simulation server 1) are sent to the graphic stations of the visualization system 40, which, by monitoring the position of the load boom of the GMS, has the ability to “suspend” the playback media on the screen (s) graphic information to the real rigging node of the boom various virtual loads synchronously moving together with the real cargo boom of the manipulator. When using the second embodiment of the space cargo manipulator 28 (Strela manipulator in the simulator version), the student, having moved across the surface of a fragment of the orbital module 36 layout, fixes the suit 45 at the operator's position of the Strela manipulator and, acting on the control panel organs, moves (to the left - to the right and up and down) only the first real link of the telescopic construction of the cargo boom of the hydraulic structures. These control actions of the trainee, as well as the control actions for changing the take-off (extension-folding) of the GStM cargo boom, allow the visualization system 40 (by analogy with the version of the current full-scale layout of the Strela manipulator) to display a virtual continuation image on the screen (screens) of graphic information reproduction tools the first real link of the telescopic construction of the GSM cargo boom with the rigging boom assembly and various virtual loads.

В процессе тренировки средства обеспечения жизнедеятельности 42 осуществляют очистку и подачу воздуха для дыхания обучаемого, а также подачу низковольтного напряжения для электропитания устройств оборудования скафандра с обучаемым 45.In the process of training, life support tools 42 clean and supply air for the student’s breathing, as well as supply low-voltage for powering devices of the equipment of the suit with the student 45.

Обучаемый с помощью комплекта средств связи скафандра 45, подключенного к средствам связи 6 пульта контроля и управления 5, имеет возможность вести речевой обмен с инструктором (врачом) стенда, которые в процессе тренировки выполняют роль как специалистов Центра управления полетами, так и других членов экипажа МКС, находящихся внутри орбитальных модулей.Trained with a communications suit kit 45, the suit is connected to the communications equipment 6 of the control and control panel 5, it is able to conduct a voice exchange with the instructor (doctor) of the stand, who during the training process play the role of both specialists of the Mission Control Center and other ISS crew members located inside the orbital modules.

В процессе тренировки с помощью датчиков, закрепленных на теле обучаемого, и комплекта медицинской аппаратуры скафандра снимаются сигналы электрокардиограммы, пневмограммы и значения температуры тела, которые через средства медицинского контроля 41 поступают в персональный компьютер врача 11 пульта контроля и управления 5, позволяя врачу стенда осуществлять в реальном масштабе времени достоверный контроль психофизиологического состояния обучаемого.In the process of training, with the help of sensors mounted on the student’s body and a set of medical equipment of a spacesuit, the signals of the electrocardiogram, pneumograms and body temperature are recorded, which through the medical monitoring means 41 enter the doctor’s personal computer 11 of the control and control panel 5, allowing the doctor to stand in real-time reliable control of the psychophysiological state of the student.

За отработкой процедур и упражнений по внекорабельной деятельности обучаемого в процессе тренировки инструктором осуществляется дистанционное визуальное наблюдение с помощью комплекта телекамер наблюдения 3. Кроме этого, телекамера, установленная на шлеме скафандра 45, предоставляет инструктору дополнительную возможность наблюдения за действиями обучаемого непосредственно в его рабочей зоне, что позволяет значительно более объективно оценивать правильность выполнения конкретных операций и упражнений.During the training of procedures and exercises for extra-ship activity of the student during the training, the instructor performs remote visual observation using a set of surveillance cameras 3. In addition, the camera mounted on the helmet of the suit 45 provides the instructor with an additional opportunity to observe the actions of the student directly in his work area, which allows you to significantly more objectively assess the correctness of the implementation of specific operations and exercises.

Работа в условиях пониженной гравитацииReduced gravity

Параметры набора начальных условий тренировки из персонального компьютера инструктора 9 с помощью локальной вычислительной сети передачи данных 17 поступают в сервер моделирования 1 и графические станции системы визуализации 40. При этом в сервере моделирования 1 активируется программный модуль, обеспечивающий моделирование пониженной гравитации (0,165 от земной для Луны и 0,378 - для Марса). Одновременно программное обеспечение высокопроизводительных графических станций системы визуализации 40 синтезирует изображение окружающего Лунного (Марсианского) пейзажа, которое с помощью видеопроекторов проецируется на экран.The parameters of the set of initial training conditions from the personal computer of the instructor 9 using the local computer data network 17 are sent to the simulation server 1 and the graphic stations of the visualization system 40. In this case, the simulation module 1 activates a software module that provides low gravity modeling (0.165 from Earth's for the Moon and 0.378 for Mars). At the same time, the software of the high-performance graphic stations of the visualization system 40 synthesizes an image of the surrounding Lunar (Martian) landscape, which is projected onto the screen using video projectors.

Обучаемый в скафандре 45, стоя, например, на участке, имитирующем поверхность Луны 37, начинает движение. Анализ опыта работы американских астронавтов на Луне (см. Техническое предложение ООО «Центр тренажеростроения и подготовки персонала» ЦТКФ.161454.081 ПЗ Динамический стенд «Селен». Модернизация. Пояснительная записка, 2010 год) показал, что характерная для земных условий походка на Луне является неудобной. Так как используемый скафандр характеризуется тем, что помимо жесткой конструкции он имеет смещение центра тяжести вверх и несколько назад, то, чтобы не потерять равновесие в жестком скафандре, астронавту при ходьбе необходимо существенно наклонятся вперед. Кроме этого, пониженное по сравнению с земным сцепление подошв обуви с лунным грунтом несколько снижает скорость движения астронавта на поворотах, однако при приобретении им определенных навыков привычная скорость движения при поворотах все же достигается. В стенде требуемые наклоны вперед и повороты обучаемого в скафандре 45 обеспечиваются соответственно с помощью одностепенного шарнирного подвеса 35 и упорного подшипника 32. А при необходимости отработки наклонов и падений обучаемого в скафандре 45 на левый или правый бок используется шарнирный подвес 35 с двумя степенями свободы. Для исключения возможности перекручивания шланга 51 (см. фиг.2) средств обеспечения жизнедеятельности 42 угол поворота обучаемого в скафандре 45 следует ограничивать (не более 180º как против часовой стрелки, так и по часовой стрелке). Контроль за текущим углом поворота (то есть углом положения обучаемого в скафандре 45 по курсу) осуществляется как в автоматическом режиме программным обеспечением сервера моделирования 1 по значениям, получаемым от датчика абсолютного пространственного положения скафандра 44 (с выдачей соответствующей предупредительной информации, например, на монитор персонального компьютера инженера 10 пульта контроля и управления 5 или на средства отображения информации коллективного пользования 4), так и непосредственно инструктором стенда при визуальном наблюдении за действиями обучаемого с помощью комплекта телекамер наблюдения 3.Trained in a spacesuit 45, standing, for example, on a site that simulates the surface of the moon 37, begins to move. An analysis of the work experience of American astronauts on the Moon (see Technical Proposal of Center for Simulator Engineering and Personnel Training LLC TsTKF.161454.081 PZ Dynamic Selen Seat. Modernization. Explanatory note, 2010) showed that the moon trip characteristic of terrestrial conditions is inconvenient . Since the spacesuit used is characterized by the fact that in addition to the rigid structure, it has a shift of the center of gravity up and a little back, then, in order not to lose balance in the rigid spacesuit, the astronaut must substantially lean forward when walking. In addition, the grip of the soles of the shoes with the lunar soil, lower than that on the ground, somewhat reduces the astronaut’s speed at bends, however, when he acquires certain skills, the usual speed at bends is still achieved. In the stand, the required forward tilts and turns of the student in the suit 45 are provided respectively with the help of a single-stage hinged suspension 35 and a thrust bearing 32. And, if necessary, the student is tilted and falls in the suit 45 on the left or right side, the hinged suspension 35 with two degrees of freedom is used. To exclude the possibility of twisting the hose 51 (see figure 2) of the means of life support 42, the angle of rotation of the student in the suit 45 should be limited (no more than 180º both counterclockwise and clockwise). Monitoring of the current angle of rotation (that is, the position angle of the student in the suit 45 at the heading) is carried out as in automatic mode by the simulation server software 1 according to the values received from the absolute spatial position sensor of the suit 44 (with the issuance of the corresponding warning information, for example, to a personal monitor engineer’s computer 10 of the monitoring and control panel 5 or on the means for displaying information for collective use 4), or directly by the instructor of the stand for visas cial observation of the actions of the student with a set of camera surveillance 3.

На стенде при отработке передвижений по имитируемой поверхности Луны функционирование системы активного силокомпенсирующего обезвешивания обучаемого в скафандре 45 при перемещениях по вертикали (компенсация гравитационных сил Лунного притяжения) и в горизонтальной плоскости (компенсация сил трения в механических передачах и инерции масс подвижных элементов механической части стенда) по трем степеням свободы и пассивная подвижность при угловых перемещениях по курсу и тангажу аналогичны функционированию в условиях невесомости. Очевидно только, что при движении по имитируемой поверхности Луны обучаемый космонавт (астронавт) создает усилия преимущественно отталкивания, причем в основном ногами, а моделируемые динамические характеристики перемещений в условиях имитируемых невесомости и пониженной гравитации Луны существенно отличаются.At the stand, when practicing movements along the simulated surface of the Moon, the system of active force-compensating weightlessness of the student in the suit 45 during vertical movements (compensation of the gravitational forces of the Lunar attraction) and in the horizontal plane (compensation of friction forces in mechanical transmissions and mass inertia of the moving parts of the mechanical part of the stand) are operated three degrees of freedom and passive mobility during angular movements along the course and pitch are similar to functioning under zero gravity. It is obvious only that when moving along the simulated surface of the moon, the trained cosmonaut (astronaut) creates mainly repulsive forces, moreover, with his feet, and the simulated dynamic characteristics of displacements under conditions of simulated weightlessness and reduced gravity of the moon are significantly different.

На стенде помимо тренировок для приобретения навыков хождения по имитируемой поверхности Луны предполагается также выполнять следующие экспериментальные исследования и учебные задачи: бег вприпрыжку и скачки по ровной (наклонной) как по твердой, так и по мягкой поверхности (песок, вязкий грунт и пыль) при отсутствии (при наличии) препятствий; падение вперед, назад, вправо или влево и подъем после этого на ноги; наклоны вперед и опускание на одно или оба колена и подъем после этого на ноги; спуск и подъем по трапу; перемещение (переноска) макетов различных приборов и оборудования, имеющихся в составе участка, имитирующего поверхность Луны, с комплектами учебного оборудования 37.In addition to trainings for acquiring walking skills on the simulated surface of the Moon, it is also planned to carry out the following experimental studies and training tasks at the stand: jogging and racing on a flat (inclined) surface both on hard and soft surfaces (sand, viscous soil and dust) in the absence of (if any) obstacles; fall forward, backward, right or left and then rise to your feet; bending forward and lowering to one or both knees and lifting to feet afterwards; descent and ascent along the ladder; moving (carrying) models of various instruments and equipment available as part of a site simulating the surface of the Moon, with sets of training equipment 37.

Аналогичные экспериментальные исследования и учебные задачи предполагается отрабатывать и на участке, имитирующем поверхность Марса, с комплектом учебного оборудования 46.It is supposed to work out similar experimental studies and educational tasks in the area simulating the surface of Mars, with a set of training equipment 46.

Ввод отказов.Input bounce.

Для инструктора в процессе тренировки с пульта контроля и управления тренировкой 1 предусмотрена возможность ввода следующих основных отказов на выбор или в требуемой комбинации:For the instructor during training from the control and training control panel 1, it is possible to enter the following main failures to choose from or in the required combination:

- отказ отдельных органов управления (тумблеры, кнопки и т.д.) и отдельных средств отображения информации (индикаторы, транспаранты и т.д.) пульта управления космического грузового манипулятора 28;- the failure of individual controls (toggle switches, buttons, etc.) and individual means of displaying information (indicators, banners, etc.) of the control panel of the space cargo manipulator 28;

- отказ отдельных электромеханических приводов грузовой стрелы космического грузового манипулятора 28.- failure of individual electromechanical drives of the cargo boom of the space cargo manipulator 28.

Для имитации отказов органов управления, средств отображения информации и электромеханических приводов в зависимости от выполняемого сценария тренировки инструктор производит с помощью персонального компьютера инструктора 9, установленного в пульте контроля и управления 5, по сети «Ethernet» блокирование обработки необходимых каналов ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов в контроллере комплекса устройств сопряжения с объектом 18.To simulate the failures of controls, information display devices, and electromechanical drives, depending on the training scenario, the instructor uses the personal computer of the instructor 9, installed in the control and control panel 5, to block processing of the necessary analog and digital input-output channels via the Ethernet network signals in the controller complex devices pairing with the object 18.

Кроме этого, возможна имитация отказа средств речевой связи обучаемого с инструктором (путем отключения пультов абонентов средств связи 6 пульта контроля и управления 5), а также предусмотрена возможность (под контролем врача стенда с помощью средств обеспечения жизнедеятельности 42) имитации отказов отдельных элементов оборудования скафандра с обучаемым 45, например останов насоса системы жидкостного терморегулирования микроклимата внутри скафандра.In addition, it is possible to simulate a failure of a student’s voice communication equipment with an instructor (by turning off the communication means subscriber panels 6 of the monitoring and control panel 5), and it is also possible (under the control of a stand doctor with means of life support means 42) to simulate the failures of individual elements of the spacesuit equipment with learners 45, for example, stopping the pump of the system of liquid temperature control of the microclimate inside the suit.

Останов и завершение работы стенда.Stop and shutdown of the stand.

Инструктор, выполнив требуемый сценарий тренировки, производит останов и выдает команду на завершение работы.The instructor, having completed the required training scenario, makes a stop and issues a command to complete the work.

К техническим результатам, полученным в предлагаемом изобретении, относятся следующие функциональные возможности стенда:The technical results obtained in the present invention include the following functionalities of the stand:

- проведение всесторонних экспериментальных исследований (экспериментальная отработка испытателями различных вариантов и выбор наиболее эффективных операций и приемов реальной внекорабельной деятельности экипажей МКС) и формирование соответствующих результатам исследований оптимальных методик подготовки космонавтов (астронавтов);- conducting comprehensive experimental research (experimental testing by the testers of various options and choosing the most effective operations and techniques for the real extra-ship activity of the ISS crews) and the formation of optimal research methods for training cosmonauts (astronauts) corresponding to the research results;

- изучение устройства, конструкции и компоновки штатных выходных скафандров Российского сегмента МКС для внекорабельной деятельности типа «Орлан», подготовка скафандра к использованию, работа в скафандре, управление его системами в штатных режимах и в нештатных ситуациях;- study of the device, design and layout of regular output spacesuits of the ISS Russian segment for extra-ship activities of the Orlan type, preparation of the spacesuit for use, work in a spacesuit, management of its systems in normal operation and in emergency situations;

- изучение устройства, конструкции и компоновки оборудования, навесных механизмов и приборов, поручней и средств фиксации на внешней поверхности фрагмента макета орбитального модуля (стыковочный отсек - модуль СО-1 «Пирс», исследовательский модуль МИМ-2 «Поиск» и т.д. МКС);- the study of the device, design and layout of equipment, mounted mechanisms and devices, handrails and fixation means on the outer surface of a fragment of the orbital module layout (docking compartment - CO-1 module “Pirs”, research module MIM-2 “Search”, etc. ISS);

- изучение устройства, конструкции и возможностей по управлению действующим макетом космического грузового манипулятора (манипулятор «Стрела» Российского сегмента МКС);- the study of the device, design and capabilities for managing the current layout of the space cargo manipulator (the Strela manipulator of the ISS Russian segment);

- знакомство с участками, характерными для поверхности Луны, назначением и устройством комплектов учебного оборудования;- acquaintance with the areas characteristic of the lunar surface, the purpose and arrangement of sets of educational equipment;

знакомство с участками, характерными для поверхности Марса, назначением и устройством комплектов учебного оборудования;familiarity with the areas characteristic of the surface of Mars, the purpose and arrangement of sets of educational equipment;

- «погружение» обучаемого в интерактивное безопорное пространство с пятью степеням свободы в условиях имитируемой «полной» невесомости открытого космоса;- "immersion" of the student in an interactive unsupported space with five degrees of freedom in the conditions of a simulated "complete" zero gravity of outer space;

- активное силокомпенсирующее обезвешивание обучаемого в скафандре при перемещениях по вертикали (компенсация гравитационных сил Земного притяжения) и в горизонтальной плоскости (компенсация сил трения в механических передачах и инерции масс подвижных элементов механической части стенда) по трем степеням свободы и возможность угловых перемещений (пассивная подвижность) по курсу и тангажу (еще две степени свободы);- active force-compensating weightlessness of a student in a spacesuit when moving vertically (compensation of gravitational forces of Earth's gravity) and in a horizontal plane (compensation of friction forces in mechanical transmissions and mass inertia of the moving elements of the mechanical part of the stand) in three degrees of freedom and the possibility of angular movements (passive mobility) course and pitch (two more degrees of freedom);

- обеспечение возможности приобретения обучаемыми устойчивых перцептуальных (распознавательных) и сенсорно-моторных (исполнительных) навыков по закреплению в рабочей зоне при работе с оборудованием, навесными механизмами и приборами, установленными на внешней поверхности орбитального модуля МКС, в том числе с космическим грузовым манипулятором;- providing students with the possibility of acquiring stable perceptual (recognition) and sensory-motor (executive) skills to be fixed in the working area when working with equipment, attachments and instruments installed on the outer surface of the ISS orbital module, including with a space cargo manipulator;

- проведение экспериментальных исследований с обучаемым в скафандре в условиях, имитирующих пониженную гравитацию на поверхности Луны (Марса) с пятью степенями свободы по отработке способов передвижения и приобретению обучаемыми космонавтами (астронавтами) устойчивых перцептуальных (распознавательных) и сенсорно-моторных (исполнительных) навыков при работе с комплектами учебного оборудования;- conducting experimental studies with a student in a spacesuit under conditions that simulate reduced gravity on the surface of the Moon (Mars) with five degrees of freedom for practicing methods of movement and the acquisition by trained cosmonauts (astronauts) of stable perceptual (recognition) and sensory-motor (executive) skills during work with sets of training equipment;

- обеспечение возможности дополнения реального оборудования стенда элементами виртуальной реальности (так называемая дополненная реальность), например изображение орбитального модуля (модулей) МКС, груз для космического манипулятора, лунный пейзаж и т.д.;- providing the ability to supplement the real equipment of the stand with virtual reality elements (the so-called augmented reality), for example, the image of the orbital module (s) of the ISS, cargo for the space manipulator, lunar landscape, etc .;

- обеспечение жизнедеятельности обучаемого в штатном скафандре длительное время (до 8 часов), достаточное для решения учебно-тренировочных задач любого уровня сложности;- ensuring the life of the student in a regular spacesuit for a long time (up to 8 hours), sufficient to solve educational problems of any difficulty level;

- обеспечение возможности имитации ведения речевых переговоров обучаемого в скафандре с остальными членами экипажа МКС и со специалистами Центра управления полетами;- providing the ability to simulate the student conducting voice conversations in a spacesuit with the rest of the ISS crew and with specialists of the Mission Control Center;

- моделирование светотеневой обстановки, характерной для космических объектов, которые находятся на орбите Земли, а также для объектов на поверхности Луны (Марса);- modeling of the black-and-white situation, typical for space objects that are in the orbit of the Earth, as well as for objects on the surface of the moon (Mars);

- обеспечение возможности всестороннего контроля и эффективного управления ходом тренировок на стенде с помощью пульта контроля и управления, дополненное возможностью дистанционного визуального наблюдения за деятельностью обучаемых, а также за конкретными действиями обучаемого непосредственно в его рабочей зоне;- providing the possibility of comprehensive monitoring and effective management of training at the bench using the control and management panel, supplemented by the ability to remotely visually monitor the activities of the students, as well as the concrete actions of the student directly in his work area;

- обеспечение достоверного контроля психофизиологического состояния обучаемого в реальном масштабе времени профессиональным специалистом-врачом.- providing reliable control of the psychophysiological state of the student in real time by a professional specialist doctor.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемый стенд может быть изготовлен на базе известных комплектующих изделий и технологического оборудования.Industrial applicability of the invention is determined by the fact that the proposed stand can be made on the basis of well-known components and technological equipment.

Предлагаемое техническое решение в полном объеме предполагается практически реализовать в программно-техническом комплексе (поставка по документу ЦТКФ.161454.081), предназначенном для модернизации динамического стенда «Селен» (см. Web-страницу журнала «Новости космонавтики»: Лунный стенд для марсиан, http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/249/05.shtml) в ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им.С.П.Королева».The proposed technical solution in full is supposed to be practically implemented in the software and hardware complex (delivery according to the document TsTKF.161454.081), intended for the modernization of the dynamic stand "Selenium" (see the web page of the journal "Cosmonautics News": Lunar stand for Martians, http: //www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/249/05.shtml) at the SPKorolev Rocket and Space Corporation Energia OJSC.

Таким образом, предлагаемый стенд является высокотехнологичной разработкой и обладает весьма широкими функциональными возможностями, обеспечивая на стендовой базе ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им.С.П.Королева» поэтапный процесс всесторонней высокопрофессиональной подготовки экипажей МКС к эффективной работе в открытом космическом пространстве на орбите Земли, использованию манипулятора «Стрела», установленного на стыковочном отсеке - модуле СО-1 «Пирс» и исследовательском модуле МИМ-2 «Поиск» МКС, и подготовку космонавтов (астронавтов) к грядущему освоению Луны (Марса).Thus, the proposed stand is a high-tech development and has very broad functional capabilities, providing a stage-by-stage process of comprehensive highly professional training of the ISS crews for effective work in open space at the stand base of OJSC Rocket and Space Corporation Energia named after SP Korolev in orbit of the Earth, using the Strela manipulator mounted on the docking compartment — the SO-1 Pier module and the MIM-2 Search module of the ISS, and preparing the spacecraft onavtov (astronauts) to the future exploration of the moon (Mars).

На основании вышеизложенного и по результатам проведенного патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемый функционально-моделирующий стенд отвечает критериям «Новизна», «Изобретательский уровень» и «Промышленная применимость» и может быть защищен патентом РФ на изобретение.Based on the foregoing and based on the results of the patent information search, we believe that the proposed functional modeling stand meets the criteria of “Novelty”, “Inventive step” and “Industrial applicability” and can be protected by a RF patent for an invention.

Claims

Functional-modeling stand for creating conditions of interactive unsupported space and reduced gravity, containing a mechanical transmission device, a force sensor and a spacesuit designed to accommodate the learner, characterized in that a simulation server, an operator’s console, a set of surveillance cameras, and collective information display facilities are introduced into it use, control and control panel, consisting of communication equipment, lighting control panel, manual control panel for electric drives , a personal computer of an instructor, a personal computer of an engineer, a personal computer of a doctor, a second digital communication unit; electric drive control server, first digital communications unit, local area network of a video surveillance system, video surveillance system server, local area network of data transmission, a set of devices for interfacing with an object, first wireless adapter, a set of cascades of limit switches, trolley position sensor, bridge position sensor, complete electric drive for vertical movement, complete electric drive for moving the truck, complete electric drive for moving the bridge, automation panel electric drives, space cargo manipulator, lighting, second wireless adapter, deflection sensor, thrust bearing, damping device, single-stage articulated suspension, fragment of the orbital module layout, section simulating the moon’s surface, with a set of training equipment, mobile electric drive control panel, third unit digital communication system, visualization system, medical monitoring equipment, life support equipment, spacesuit vertical position sensor, absolute sensor the spatial position of the spacesuit and the site simulating the surface of Mars, with a set of training equipment;
the second input-output of the simulation server is connected to the first input-output of the operator’s console, and the second input-output of the drive control system server is connected to the second input-output;
the first input-output of the video surveillance system server is connected to the first input-output of the local computer network of the video surveillance system, and the input-output of the set of surveillance cameras is connected to the second input-output; the output of the server of the video surveillance system is connected to the input of the means for displaying information of collective use;
the lighting control panel through the lighting means is connected to the inputs of the space cargo manipulator, a fragment of the orbital module layout, a section simulating the surface of the Moon, with a set of training equipment and a section simulating the Martian surface, with a set of training equipment;
the input-output of the manual control panel of the electric drives through the automation panel of the electric drives is connected to the second inputs and outputs of the complete electric drive for vertical movement, the complete electric drive for moving the cart and the complete electric drive for moving the bridge;
the first input-output of the simulation server is connected to the first input-output of the local computer data transmission network, the second input-output is the input-output of the drive control system server, the third input-output is the input-output of the first digital communication unit, and the fourth input is output - the second input-output of the server of the video surveillance system, to the fifth input-output - the input-output of the instructor's personal computer, to the sixth input-output - the input-output of the personal computer of the engineer, to the seventh input-output - the input-output of the personal computer of the doctor, to the eighth input-output - the input-output of the second digital communication unit, to the ninth input-output - the input-output of the imaging system, to the tenth input-output - the input-output of the third digital communication unit, to the eleventh input-output - the first the input-output of the complex of devices for interfacing with the object, to the input - the output of medical controls;
the input-output of the mobile remote control electric drives through a second wireless adapter is connected to the second input-output of the first wireless adapter;
the first input-output of the first wireless adapter is connected to the second input-output of the complex of devices for interfacing with the object, to the third input-output is the first input-output of the complete electric drive for vertical movement, to the fourth input-output is the first input-output of the complete electric drive for moving the trolley, to the fifth input-output - the first input-output of a complete electric drive to move the bridge, to the sixth input-output - the input-output of the space cargo manipulator, to the seventh input-output - the second input-output of the automatic panel aromatics of electric drives, to the first input is the output of the vertical position sensor of the spacesuit, to the second input is the output of the absolute space sensor of the spacesuit, to the third input is the information output of the force sensor, to the fourth input is the output of the deflection sensor, to the fifth input is the output of the set of end cascades circuit breakers, to the sixth input - the output of the trolley position sensor, and to the seventh input - the output of the bridge position sensor;
the first output of the mechanical transmission device is connected to the input of a set of cascades of limit switches, the second output is the input of the trolley position sensor, the third output is the input of the bridge position sensor, the fourth output is the input of the deviation sensor, and the first input is the output of the complete vertical movement electric drive, the second input is the output of the complete electric drive to move the trolley, to the third input is the output of the complete electric drive to move the bridge to the input-output - through persistently connected thrust bearing, force sensor, a damping device and single-stage suspension of the hinge - a first input-output suit intended to accommodate a trainee;
to the second input-output of the spacesuit designed to accommodate the learner, the input-output of means of ensuring vital activity is connected, to the third input-output is the input-output of communication devices, the first output is the input of the absolute space sensor of the spacesuit, and the second output is the input of the position sensor a spacesuit vertically, to the third exit - the entrance of medical monitoring equipment, to the fourth exit - the input of the local computer network of the video surveillance system.