RU2785981C1 - Diver training simulator - Google Patents

Diver training simulator Download PDF

Info

Publication number
RU2785981C1
RU2785981C1 RU2022102557A RU2022102557A RU2785981C1 RU 2785981 C1 RU2785981 C1 RU 2785981C1 RU 2022102557 A RU2022102557 A RU 2022102557A RU 2022102557 A RU2022102557 A RU 2022102557A RU 2785981 C1 RU2785981 C1 RU 2785981C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
training
user
divers
virtual space
diving
Prior art date
Application number
RU2022102557A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Яковлевич Кругликов
Максим Михайлович Марков
Владимир Георгиевич Просвирнин
Original Assignee
Акционерное общество "Северный пресс"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Северный пресс" filed Critical Акционерное общество "Северный пресс"
Application granted granted Critical
Publication of RU2785981C1 publication Critical patent/RU2785981C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: training equipment.
SUBSTANCE: invention relates to training equipment and can be used for the preparation and subsequent training of divers. The effect is achieved by introducing an artificial respiration device, a device for simulating the pressure of the external environment, an audio communication device, an automated workplace for an operator (instructor) with appropriate connections.
EFFECT: increasing the safety of training divers in the preparation (training) of divers to perform diving operations of various types in various conditions (diving search, diving inspection, sling and lifting of flooded cargo, shacks of ship-lifting pontoons and guinea hooks, ship diving operations), ensuring year-round training of divers, regardless of meteorological conditions, reducing the cost of training divers.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к тренажерной технике и может использоваться для подготовки и последующей тренировки водолазов.The invention relates to training equipment and can be used for the preparation and subsequent training of divers.

Известен стенд-тренажер водолаза [1] предназначенный для первоначального обучения и тренировки водолазов, а также для отбора кандидатов в водолазы в процессе медицинских комиссий. Стенд-тренажер водолаза состоит из дыхательного контура и пульта управления и контроля. Дыхательный контур включает клапанную коробку с полумаской (или загубником), трубку вдоха с вмонтированным внутри датчиком легочной вентиляции и частоты дыхания, датчик сопротивления дыхательного контура вдоху, регулятор-задатчик (дроссельная заслонка) с дистанционным электроприводом, дыхательный мешок с травящепредохранительным клапаном, регенеративный (поглотительный) патрон, трубку выдоха с датчиком сопротивления выдоху, регулятор-задатчик (дроссельная заслонка) с дистанционным электроприводом. К дыхательному контуру относятся также баллон с запасом водолазного воздуха, воздушный редуктор, блок дюз постоянной подачи воздуха и легочный автомат. Элементы дыхательного контура размещены в корпусе. Пульт управления и контроля состоит из корпуса на передней панели которого расположены указатель положения дроссельной заслонки в трубке выдоха, приборы, показывающие величину сопротивления выдоху, легочную вентиляцию, частоту дыхания, величину сопротивления вдоху, указатель положения дроссельной заслонки вдоха, органы управления и регуляторами-задатчиками, указатели величины давления воздуха в баллоне и за редуктором, вольтметр и тумблер включения электропитания. Пульт соединен кабелем с источником электропитания, а трубками с трубопроводом подачи воздуха из баллона в дыхательный контур. Датчики и электромагнитные клапаны дыхательного контура соединены с пультом кабелями.Known stand-simulator diver [1] designed for initial education and training of divers, as well as for the selection of candidates for divers in the process of medical commissions. The diver simulator consists of a breathing circuit and a control and monitoring panel. The respiratory circuit includes a valve box with a half-mask (or mouthpiece), an inhalation tube with a built-in lung ventilation and respiratory rate sensor, a respiratory circuit resistance sensor for inhalation, a regulator-setter (throttle valve) with a remote electric drive, a breathing bag with a herbal safety valve, regenerative (absorption ) a cartridge, an exhalation tube with an exhalation resistance sensor, a regulator-setter (throttle valve) with a remote electric drive. The breathing circuit also includes a cylinder with a supply of diving air, an air reducer, a nozzle block for constant air supply and a lung machine. Elements of the breathing circuit are located in the housing. The control and monitoring console consists of a housing on the front panel of which there is a throttle position indicator in the exhalation tube, devices showing the value of expiratory resistance, pulmonary ventilation, respiratory rate, inhalation resistance value, inhalation throttle position indicator, controls and regulators-setters, indicators of the air pressure in the cylinder and behind the reducer, a voltmeter and a toggle switch for turning on the power supply. The console is connected by a cable to the power supply, and by tubes to the pipeline for supplying air from the cylinder to the breathing circuit. The sensors and solenoid valves of the breathing circuit are connected to the console by cables.

Недостаток стенда-тренажера водолаза заключается в отсутствие возможности имитации проведения водолазных работ в условиях ограниченной видимости, а так же отсутствие возможности имитации отказа водолазного оборудования, средств для отработки действий водолаза при имитации отказа водолазного оборудования.The disadvantage of the diver simulator is the lack of the possibility of simulating diving operations in conditions of limited visibility, as well as the lack of the possibility of simulating a failure of diving equipment, means for practicing diver actions when simulating a failure of diving equipment.

Известен тренажер для подготовки водолазов к действиям в аварийных ситуациях [2] состоящий из сборно-разборного бассейна с дополнительным резервуаром, расположенным под днищевым модулем с герметично закрывающимися задвижками, оборудованными пневмозамками для аварийного их открытия, сливного и заливного патрубков для подачи и слива воды, радиаторов охлаждения и нагрева воды, мультимедийного экрана размерами во всю стену, установленного с внешней стороны фронтальной стенки бассейна, тренажерных стендов и их крепежные элементы, расположенных по периметру бассейна, кран-балки с подъемным механизмом, рабочей площадки с леерным ограждением и съемным трапом, подъемной стрелой для опускания оборудования и снаряжения водолаза внутрь бассейна, медицинским постом и барокамерой, подключенной к водолазному пульту, рабочее место оператора, включающее компьютер, к которому подключены мультимедийный экран, камеры видеонаблюдения, приборы ночного видения и осветительные приборы, установленные в разных местах бассейна, монитор, станции водолазной связи, водолазного пульта, пульта управления водяным насосом, пульта управления радиаторами охлаждения и нагрева воды, датчиками регистрации физического состояния человека, расположенные на гидрокостюме и снаряжении водолаза и подключенные к компьютеру на рабочем месте оператора, мониторами наблюдения за действиями водолаза.A well-known simulator for training divers to act in emergency situations [2] consisting of a collapsible pool with an additional tank located under the bottom module with hermetically sealed valves equipped with pneumatic locks for their emergency opening, drain and fill pipes for supplying and draining water, radiators water cooling and heating, a full-wall multimedia screen installed on the outside of the front wall of the pool, training stands and their fasteners located along the perimeter of the pool, overhead cranes with a lifting mechanism, a working platform with a railing and a removable ladder, a lifting boom for lowering the diver's equipment and equipment into the pool, a medical post and a pressure chamber connected to the diving console, an operator's workplace, including a computer connected to a multimedia screen, video surveillance cameras, night vision devices and lighting devices installed in different areas of the pool, a monitor, a diving communication station, a diving console, a water pump control panel, a control panel for water cooling and heating radiators, sensors for recording a person’s physical condition located on a diving suit and equipment of a diver and connected to a computer at the operator’s workplace, monitors for monitoring actions diver.

Недостатком тренажера для подготовки водолазов к действиям в аварийных ситуациях является ограниченная возможность (только на естественной глубине сборно-разборного бассейна) имитации внешнего давления среды на водолаза при выполнении работ в аварийных ситуациях, а также отсутствие возможности имитации аудио связи.The disadvantage of the simulator for preparing divers for actions in emergency situations is the limited ability (only at the natural depth of the collapsible pool) to simulate the external pressure of the environment on the diver when performing work in emergency situations, as well as the lack of the ability to simulate audio communication.

Известен тренажер для подготовки водолазов [3] состоящий из двух отсечных камер высокого давления, каждая из которых имеет жилой и санитарный отсеки, водолазного колокола и гидрокамеры, расположенной под колоколом, шлюзовые приспособления с крышками предназначенные для перехода водолазов из камер в колокол и обратно. На нижней части колокол имеет выходную шахту с крышками, соединяющую его с гидрокамерой.Known simulator for the training of divers [3] consisting of two high-pressure cut-off chambers, each of which has a residential and sanitary compartments, a diving bell and a hydrochamber located under the bell, lock devices with covers designed to transfer divers from the chambers to the bell and back. On the lower part, the bell has an outlet shaft with covers connecting it to the hydrochamber.

Недостатком тренажера для подготовки водолазов является его неприспособленность для первоначального обучения и первоначальной тренировки водолазов, отсутствие возможности имитации проведения водолазных работ в различных условиях, в том числе в условиях отработки технологии производства работ под водой в нестандартных и экстремальных условиях, отсутствие медицинского поста для отработки работ в экстремальных условиях.The disadvantage of the simulator for training divers is its unsuitability for initial training and initial training of divers, the lack of the possibility of simulating diving operations in various conditions, including the conditions of working out the technology of working underwater in non-standard and extreme conditions, the lack of a medical post for working out work in extreme conditions.

Известен тренажер для подготовки водолазов [4] состоящий из бассейна, сообщающуюся с ним камеру, выполненную высотой не более 1,2 метра, в которых выполнены окна наблюдения, стенд для отработки навыков погружения и всплытия в стесненных условиях с преодолением преграды; стенд для отработки навыков перемещения в горизонтальном положении в стесненных условиях с преодолением преграды; стенд для отработки навыков заделки пробоины; стенд для отработки навыков проведения подводной резки и разрушения конструкций, стенд для отработки навыков сборки и разборки трубопровода, стенд для отработки навыков проведения слесарных работ.A well-known simulator for training divers [4] consisting of a pool, communicating with him the camera, made with a height of not more than 1.2 meters, which made the observation window, stand for practicing diving skills and ascent in cramped conditions with overcoming obstacles; a stand for practicing skills of moving in a horizontal position in cramped conditions with overcoming an obstacle; stand for working out the skills of sealing a hole; stand for practicing skills in underwater cutting and destruction of structures, stand for developing skills in assembling and disassembling pipelines, stand for practicing skills in plumbing work.

Недостатком тренажера для подготовки водолазов является отсутствие возможности имитации проведения водолазных работ в различных условиях, в том числе в условиях повышенной степени риска.The disadvantage of the simulator for the training of divers is the lack of the possibility of simulating diving operations in various conditions, including those with a high degree of risk.

К водолазным работам в различных условиях, в том числе в условиях повышенной степени риска относятся работы на течении (имеется ввиду течение воды - проф. термин), в условиях ограниченной видимости и низких температур, в неудобном пространственном положении и в стесненных условиях, а также при негативном визуальном и аудиальном воздействии.Diving work in various conditions, including conditions of increased risk, includes work on the current (meaning the flow of water - a professional term), in conditions of limited visibility and low temperatures, in an uncomfortable spatial position and in cramped conditions, as well as negative visual and auditory impact.

Известен Тренажер для подготовки водолазов к работе с аварийно-спасательным инструментом [5] состоящий из тренажерных стендов, сборно-разборный бассейн с осветительными приборами, выполненный как минимум из одного переднего торцевого модуля, как минимум из одного заднего торцевого модуля, как минимум из четырех боковых и как минимум одного днищевого модулей и снабженный как минимум одной видеокамерой и съемной рабочей площадкой с двумя съемными трапами и леерным ограждением, при этом в крайних вертикальных стойках и в нижней горизонтальной балке боковых и торцевых модулей, а также в балках, расположенных по периметру днищевого модуля, выполнены отверстия, в которые установлены крепежные элементы, кроме того, в боковых и переднем торцевом модулях выполнены окна наблюдения, а тренажерные стенды закреплены на днищевом модуле в районе их видимости из окон наблюдения, рабочего места оператора включающего двухпостовую мобильно-стационарную станцию водолазной связи, водолазный пульт, монитор, баллон высокого давления.Known Simulator for preparing divers to work with rescue tools [5] consisting of training stands, collapsible pool with lighting, made of at least one front end module, at least one rear end module, at least four side and at least one bottom module and equipped with at least one video camera and a removable working platform with two removable ladders and railings, while in the extreme vertical posts and in the lower horizontal beam of the side and end modules, as well as in the beams located along the perimeter of the bottom module , holes are made in which fasteners are installed, in addition, observation windows are made in the side and front end modules, and the training stands are fixed on the bottom module in the area of their visibility from the observation windows, the operator's workplace including a two-post mobile-stationary diving communication station, diving console, monitor, high pressure bottle.

Недостатком тренажера для подготовки водолазов к работе с аварийно-спасательным инструментом является ограниченные функциональные возможности тренажера выражающиеся в отсутствие возможности имитации проведения водолазных работ в различных условиях, в том числе в условиях повышенной степени риска, отсутствие устройств и приспособлений для обеспечения безопасности работающего водолаза при имитации отказа водолазного оборудования и снаряжения и отработке действий в аварийных ситуациях, отсутствие медицинского поста, необходимого для безопасного проведения тренировочных спусков и отработки навыков оказания первой медицинской помощи аварийному водолазу.The disadvantage of the simulator for preparing divers to work with rescue tools is the limited functionality of the simulator, which is expressed in the inability to simulate diving operations in various conditions, including those with a high degree of risk, the lack of devices and devices to ensure the safety of a working diver when simulating a failure. diving equipment and equipment and practicing actions in emergency situations, the lack of a medical post necessary for the safe conduct of training descents and practicing first aid skills for an emergency diver.

Известен учебно-тренировочный комплекс для водолазов [6] состоящий из бассейна, оборудованного трапами, мишенями для подводной стрельбы и стенд-макетами, комплекс оборудован также рабочим местом для инструктора, системой видеонаблюдения и контроля, отличающийся тем, что является сборно-разборным и выполнен из однотипных модулей, установленных друг на друга и образующих функциональные отсеки, верхний из которых является отсеком управления и оборудован рабочим местом для инструктора, грузоподъемным оборудованием, системой видеоконтроля, и трап для спуска в бассейн, который представляет собой объединенные, по меньшей мере, два нижних модуля, образующие единую чашу бассейна, в бассейне установлены стенд-макеты для подводно-технических работ, иллюминаторы наблюдения. Также верхний модуль может быть снабжен макетом надводного борта судна, а в качестве стенд-макетов использованы действующий макет торпедного аппарата и/или винто-рулевой группы судна.Known training complex for divers [6] consisting of a pool equipped with ladders, targets for underwater shooting and stand layouts, the complex is also equipped with a workplace for the instructor, a video surveillance and control system, characterized in that it is collapsible and made of modules of the same type installed on top of each other and forming functional compartments, the upper of which is a control compartment and is equipped with a workplace for an instructor, lifting equipment, a video monitoring system, and a ladder for descending into the pool, which is a combination of at least two lower modules , forming a single bowl of the pool, stand-models for underwater technical work, observation windows are installed in the pool. Also, the upper module can be equipped with a model of the ship's freeboard, and the existing model of the torpedo tube and/or the propeller-steering group of the ship can be used as stand models.

Недостатком учебно-тренировочный комплекс для водолазов является его ограниченная возможность (только на естественной глубине бассейна) имитации внешнего давления среды на водолаза при выполнении работ, отсутствие возможности имитации аудио связи, отсутствие медицинского поста, необходимого для безопасного проведения тренировочных спусков и отработки навыков оказания первой медицинской помощи аварийному водолазу.The disadvantage of the training complex for divers is its limited ability (only at the natural depth of the pool) to simulate the external pressure of the environment on the diver during work, the lack of the ability to simulate audio communication, the lack of a medical post necessary for the safe conduct of training descents and practicing first aid skills. assistance to an emergency diver.

Также известны комплекс специальный тренажерный водолазов «Тренажер ВВ», специальный тренажерный водолазов «Тренажер КСТ» фирмы АО «КАМПО» обладающие описанными выше недостатками, например, отсутствие возможности имитации внешнего давления среды на водолаза при выполнении работ.Also known complex is a special training divers "simulator VV", a special training divers "simulator KST" of the company JSC "KAMPO" with the above disadvantages, for example, the inability to simulate the external pressure of the environment on the diver when performing work.

Наиболее близким к предлагаемому устройству, то есть прототипом, является [7] устройство реализующее способ погружения пользователя в виртуальную реальность. Устройство для погружения пользователя в виртуальную реальность содержит связанные между собой оболочку с люком для доступа (1), имеющую внутреннюю поверхность и являющейся сферой, то есть закрытой выпуклой поверхностью с отверстиями, средство для формирования виртуального пространства (2), содержащего виртуальные объекты, средство для отображения сформированного виртуального пространства пользователю (3) и связанного со средством формирования виртуального пространства (2), блок для изменения виртуального пространства в соответствии с физическими перемещениями пользователя, принимая во внимание взаимодействие пользователя с объектами в виртуальном пространстве (4), средство для определения величины и направления движения пользователя относительно центра оболочки (5), причем средство для определения связано с блоком для изменения виртуального пространства в соответствии с физическими перемещениями пользователя, принимая во внимание взаимодействие пользователя с объектами в виртуальном пространстве (4), средство для вращения оболочки, соединенное с опорными средствами (6) датчики определяющих положение рук, ног, головы пользователя (7), пользователя (8), так же может быть манипулятор (9), обычно располагаемый в руке пользователя фиг.1.Closest to the proposed device, that is, the prototype, is [7] a device that implements a way to immerse the user in virtual reality. The device for immersing the user in virtual reality contains an interconnected shell with an access hatch (1), having an inner surface and being a sphere, that is, a closed convex surface with holes, a means for forming a virtual space (2) containing virtual objects, a means for displaying the generated virtual space to the user (3) and associated with the means for generating the virtual space (2), a block for changing the virtual space in accordance with the physical movements of the user, taking into account the interaction of the user with objects in the virtual space (4), means for determining the value and the direction of the user's movement relative to the center of the shell (5), and the means for determining is associated with a block for changing the virtual space in accordance with the physical movements of the user, taking into account the interaction of the user with objects in the virtual space space (4), a means for rotating the shell, connected to the support means (6) sensors that determine the position of the arms, legs, head of the user (7), the user (8), it can also be a manipulator (9), usually located in the user's hand .one.

На фиг. 3 приведен внешний вид устройства для погружения пользователя в виртуальную реальность.In FIG. 3 shows the appearance of the device for immersing the user in virtual reality.

Средство для вращения оболочки, соединенное с опорными средствами (6) предназначено для уменьшения отклонение центра тяжести пользователя от вертикальной оси, проходящей через центр оболочки (по меньшей мере три шаровые опоры). Оболочка (1) выполнена из прозрачного материала с возможностью вращения, при котором оболочка поворачивается, когда центр тяжести пользователь, находящегося внутри нее, смещен относительно вертикальной оси, проходящей через центр оболочки, оболочка поворачивается в направлении, противоположном направлению перемещение пользователя.The means for rotating the shell connected to the support means (6) is designed to reduce the deviation of the user's center of gravity from the vertical axis passing through the center of the shell (at least three ball bearings). The shell (1) is made of a transparent material with the possibility of rotation, in which the shell rotates, when the center of gravity of the user inside it is shifted relative to the vertical axis passing through the center of the shell, the shell rotates in the direction opposite to the direction of the user's movement.

Недостаток прототипа заключается в его не приспособленности для обучения водолазов. Подготовка водолазов должны охватывать как первоначальную подготовку водолаза, так и проведение водолазных работ в различных условиях, в том числе в условиях повышенной степени риска, отработку технологии производства работ в нестандартных и экстремальных условиях, подготовку водолазов к работе с аварийно-спасательным инструментом, выполнению сварочных работ, специальную подготовку, например, выполнение подводной стрельбы.The disadvantage of the prototype is that it is not suitable for training divers. The training of divers should cover both the initial training of a diver and the performance of diving operations in various conditions, including those with an increased degree of risk, the development of work technology in non-standard and extreme conditions, the training of divers to work with rescue tools, and the performance of welding operations. , special training, for example, underwater shooting.

В основу изобретения положена задача повышение безопасности обучения водолазов при подготовке (тренировках) водолазов для выполнения водолазных работ различных типов в различных условиях (водолазного поиска, водолазного обследования, остропки и подъема затопленных грузов, остропке судоподъемных понтонов и гаков гиней, корабельных водолазных работ), обеспечение круглогодичной подготовки водолазов независимо от метеорологических условий, снижение стоимости обучения водолазов.The invention is based on the task of improving the safety of training divers in the preparation (training) of divers to perform diving operations of various types in various conditions (diving search, diving survey, stropping and lifting of flooded cargo, stropping of ship-lifting pontoons and guinea hooks, ship diving operations), providing year-round training of divers regardless of meteorological conditions, reducing the cost of training divers.

Поставленная задача достигается введением в схему прототипа устройства искусственного дыхания (10), устройства имитации давления внешней среды (11), устройства аудиосвязи (12), автоматизированное рабочее место оператора (инструктора) (13), медицинский пост (14).The task is achieved by introducing an artificial respiration device (10), a device for simulating the pressure of the external environment (11), an audio communication device (12), an automated workplace of the operator (instructor) (13), a medical post (14) into the circuit of the prototype.

На фиг. 2 представлена структурная схема тренажера для подготовки водолазов.In FIG. Figure 2 shows a structural diagram of a simulator for training divers.

Предлагаемый тренажер для подготовки водолазов состоит из оболочки с люком для доступа (1), имеющую внутреннюю поверхность и являющейся сферой, то есть закрытой выпуклой поверхностью с отверстиями, средство для формирования виртуального пространства (2), содержащего виртуальные объекты, средство для отображения сформированного виртуального пространства пользователю (3) и связанного со средством формирования виртуального пространства (2), блок для изменения виртуального пространства в соответствии с физическими перемещениями пользователя, принимая во внимание взаимодействие пользователя с объектами в виртуальном пространстве (4), средство для определения величины и направления движения пользователя относительно центра оболочки (5), причем средство для определения связано с блоком для изменения виртуального пространства в соответствии с физическими перемещениями пользователя, принимая во внимание взаимодействие пользователя с объектами в виртуальном пространстве (4), средство для вращения оболочки, соединенное с опорными средствами (6), датчики определяющих положение рук, ног, головы пользователя (7),пользователя (8), так же может быть манипулятор (9), обычно располагаемый в руке пользователя, устройства искусственного дыхания (10), устройства имитации давления внешней среды (11), устройства аудиосвязи (12), автоматизированное рабочее место оператора (инструктора) (13).The proposed training simulator for divers consists of a shell with an access hatch (1) having an inner surface and being a sphere, that is, a closed convex surface with holes, a means for forming a virtual space (2) containing virtual objects, a means for displaying the generated virtual space to the user (3) and associated with the virtual space generation means (2), a unit for changing the virtual space in accordance with the user's physical movements, taking into account the user's interaction with objects in the virtual space (4), a means for determining the magnitude and direction of the user's movement relative to center of the shell (5), wherein the means for determining is connected to the block for changing the virtual space in accordance with the physical movements of the user, taking into account the interaction of the user with objects in the virtual space (4), the means for rotating I of the shell connected to the support means (6), sensors that determine the position of the arms, legs, head of the user (7), the user (8), there may also be a manipulator (9), usually located in the user's hand, artificial respiration devices (10) , devices for simulating the pressure of the external environment (11), audio communication devices (12), an automated workplace for the operator (instructor) (13).

Предлагаемый тренажер для подготовки водолазов, работает следующим образом: Оболочка с люком для доступа (1), образует замкнутое пространство в виде сферы ограничивающая физическое пространство. Оболочка с люком для доступа (1) помещена на средство для вращения оболочки, соединенное с опорными средствами (6), таким образом обеспечивается возможность поворота оболочки с люком для доступа (1) вокруг ее центра в трех направлениях свободы перемещения. Пользователь (9) через люк помещается в оболочку с люком для доступа (1). Виртуальное пространство, в котором объекты, например, конструкции, рельеф местности, корпуса судов, пловцы, водолазы и т.д. появляются и перемещаются в заданной или случайной форме, формируются с помощью средства для формирования виртуального пространства (2).The proposed simulator for training divers works as follows: A shell with an access hatch (1) forms a closed space in the form of a sphere that limits the physical space. The shell with an access hatch (1) is placed on the shell rotation means connected to the support means (6), thus making it possible to rotate the shell with an access hatch (1) around its center in three directions of freedom of movement. The user (9) is placed through the hatch into the shell with the access hatch (1). A virtual space in which objects such as structures, terrain, ship hulls, swimmers, divers, etc. appear and move in a predetermined or random form, are formed using a means for forming a virtual space (2).

Образованное виртуальное пространство, в котором пользователь (8) видит трехмерное изображение виртуального мира, отображается пользователю (8) в средстве для отображения сформированного виртуального пространства пользователю (3),при этом средство для отображения сформированного виртуального пространства пользователю (3) располагается на голове пользователя (8). Пользователь (8), делая реальные шаги в оболочке с люком для доступа (1), приближается или удаляется к/от объектам в виртуальном пространстве, совершая движения рук, ног и головы в реальном пространстве изменяет положения объектов в виртуальном пространстве, тем самым средство для определения величины и направления движения пользователя относительно центра оболочки (5) измеряет положения пользователя (8) в реальном пространстве оболочки с люком для доступа (1), а блок для изменения виртуального пространства в соответствии с физическими перемещениями пользователя, принимая во внимание взаимодействие пользователя с объектами в виртуальном пространстве (4), меняется положение пользователя (8) и объектов в виртуальном пространстве. Непрерывное преобразование виртуального пространства, рельеф местности, объекты выполняется в соответствии с программой задаваемой на автоматизированным рабочем месте оператора (инструктора) (13). Данные для определения величины и направление движения пользователя (8) относительно оболочки с люком для доступа (1), в соответствии с которой средством для определения величины и направления движения пользователя относительно центра оболочки (5) выполняется определение перемещения пользователя (8) передаются от датчиков определяющих положение рук, ног, головы пользователя (7) и манипулятора (9).The generated virtual space, in which the user (8) sees a three-dimensional image of the virtual world, is displayed to the user (8) in the means for displaying the generated virtual space to the user (3), while the means for displaying the generated virtual space to the user (3) is located on the user's head ( eight). The user (8), taking real steps in the shell with an access hatch (1), approaches or moves away from objects in virtual space, making movements of arms, legs and head in real space, changes the positions of objects in virtual space, thereby determining the magnitude and direction of the user's movement relative to the center of the shell (5) measures the position of the user (8) in the real space of the shell with an access hatch (1), and the block for changing the virtual space in accordance with the physical movements of the user, taking into account the interaction of the user with objects in virtual space (4), the position of the user (8) and objects in the virtual space changes. Continuous transformation of virtual space, terrain, objects is performed in accordance with the program set at the automated workplace of the operator (instructor) (13). Data for determining the magnitude and direction of the user's movement (8) relative to the shell with an access hatch (1), according to which the means for determining the magnitude and direction of the user's movement relative to the center of the shell (5) determines the movement of the user (8) are transmitted from the sensors determining the position of the arms, legs, head of the user (7) and the manipulator (9).

Манипулятор (9) применяется для имитации в виртуальном пространстве и отслеживания его перемещения снаряжения водолаза, обеспечивающего выполнение подводных работ - например, инструмента из комплекта инструмента ИЯ-365 или Гкс-Зм, подводной телевизионной установки, например, АПТ-2п, водолазных ножниц типа ВНРТ, пистолета или автомат для поражения подводных целей, буксировщика водолазов-разведчиков.The manipulator (9) is used to simulate in virtual space and track its movement of the diver's equipment, which ensures the performance of underwater work - for example, a tool from the IYA-365 or Gks-Zm tool kit, an underwater television installation, for example, APT-2p, diving scissors of the VNRT type , a pistol or an assault rifle for destroying underwater targets, a tug for reconnaissance divers.

Допустимые глубины погружений в соответствии с требованиями водолазных профессий в основном составляю от 20 м до 60 м, лишь специалисты "водолаз- глубоководник" могут погружаться до 300 м [8].Permissible diving depths, in accordance with the requirements of diving professions, are mainly from 20 m to 60 m, only specialists "deep-water diver" can dive up to 300 m [8].

Следовательно, тренажер должен обеспечивать подготовку до практической глубины 60 м.Therefore, the simulator should provide training up to a practical depth of 60 m.

При погружении водолаза, вода оказывает на него давлении рассчитываемое по формулеWhen a diver dives, the water exerts pressure on him, calculated by the formula

Р = ρ × g × hР = ρ × g × h

где Р - величина давления на глубине h, ρ - плотность жидкость, h - глубина погружения, g - ускорение свободного падения.where P is the pressure at depth h, ρ is the density of the liquid, h is the depth of immersion, g is the acceleration of free fall.

Устройства имитации давления внешней среды (11) имитирует внешне давление воды заданной глубины.Devices for simulating the pressure of the external environment (11) externally simulate the pressure of water of a given depth.

Если симитированное давление отличается от заданного (расчетного) больше чем на 0,02 МПа (20000 Па), устройство имитации давления внешней среды (11) корректирует его до расчетного заданного (расчетного).If the simulated pressure differs from the set (calculated) pressure by more than 0.02 MPa (20000 Pa), the ambient pressure simulator (11) corrects it to the calculated set (calculated).

Практическая реализация устройства имитации давления внешней среды (11) может быть осуществлена основываясь на идеологии высотного компенсирующего костюма. Высотно-компенсирующий костюм представляет собой комбинезон с перчатками и носками, который плотно подгоняется по фигуре человека шнуровкой, надевается и снимается с помощью застежек типа «молния» и изготавливается из малорастяжимой ткани. Равномерное давление на всю поверхность тела человека обеспечивается подачей воздуха под давлением в натяжные устройства - пневмотрубки, идущие по бокам рукавов, штанин и по спинке высотного компенсирующего костюма и в дыхательно-компенсирующую камеру (так называемый брюшной компенсатор, размещенный под оболочкой комбинезона в области грудной клетки и живота и соединенный с системой дыхания). Пневмотрубки увеличиваются в диаметре при подаче в них давления, натягивают тесемки, которые стягивают оболочку комбинезона и создают механическое давление на тело человека.The practical implementation of the device for simulating the pressure of the external environment (11) can be carried out based on the ideology of a high-altitude compensating suit. The high-altitude compensating suit is a jumpsuit with gloves and socks, which is tightly adjusted to the figure of a person with lacing, put on and taken off with the help of zippers and is made of low-stretch fabric. Uniform pressure on the entire surface of the human body is ensured by supplying air under pressure to the tension devices - pneumatic tubes running along the sides of the sleeves, legs and along the back of the high-altitude compensating suit and into the breathing-compensating chamber (the so-called abdominal compensator, located under the overalls shell in the chest area). and abdomen and connected to the respiratory system). Pneumotubes increase in diameter when pressure is applied to them, tighten the ribbons, which tighten the overalls shell and create mechanical pressure on the human body.

Для целей его применения в качестве устройство имитации давления внешней среды (11), костюм должен обеспечивать имитацию давления до 3031.29 кПа (давление морской воды на глубине 300 м), иметь устройство для подачи давления, клапан для регулировки давления и для имитации температуры окружающей среды, иметь возможность применять рабочее вещество с достаточным КПД теплоотдачи.For the purposes of its use as an environmental pressure simulation device (11), the suit must provide pressure simulation up to 3031.29 kPa (sea water pressure at a depth of 300 m), have a device for applying pressure, a valve for regulating pressure and for simulating ambient temperature, be able to use a working substance with sufficient heat transfer efficiency.

Расчетное значение давления, которое должно быть сымитировано, задается автоматизированным рабочем местом оператора (инструктора) (13).Давление в устройстве имитации давления внешней среды (11) также может изменяться устройством искусственного дыхания (10).The calculated value of the pressure to be simulated is set by the automated workplace of the operator (instructor) (13). The pressure in the device for simulating the pressure of the external environment (11) can also be changed by the artificial respiration device (10).

Температура воды на глубине зависит от типа водоема (река, озеро, море, океан), его географического местоположения, термического режима, времени года и т.д. На фиг. 4 приведена зависимость температура воды на глубине для океана. В случае необходимости, для имитации температуры окружающей среды значение температуры задается автоматизированным рабочем местом оператора (инструктора) (13).The water temperature at depth depends on the type of reservoir (river, lake, sea, ocean), its geographical location, thermal regime, season, etc. In FIG. Figure 4 shows the dependence of the water temperature at depth for the ocean. If necessary, to simulate the ambient temperature, the temperature value is set by the automated workplace of the operator (instructor) (13).

Автоматизированное рабочее место оператора (инструктора) (13), основывается на персональном компьютере и производит расчеты имитацию подводной среды, полезной нагрузки, сценария обучения и прочих элементов, параметров и условий, необходимых для обучения в виртуальной реальности. Устройство искусственного дыхания (10), обеспечивает дыхание обучаемого (тренируемого) смесью газов с содержанием кислорода. Устройство аудиосвязи (12) обеспечивает тональную (голосовую) связь обучаемого (тренируемого), при этом имитируя ослабление (по отношение к нормальному) интенсивности звука до 60 дБ.The automated workplace of the operator (instructor) (13) is based on a personal computer and makes calculations to simulate the underwater environment, payload, training scenario and other elements, parameters and conditions necessary for training in virtual reality. The artificial respiration device (10) ensures the breath of the trainee (trained person) with a mixture of gases containing oxygen. The audio communication device (12) provides tonal (voice) communication of the trainee (trainee), while simulating the attenuation (in relation to normal) sound intensity up to 60 dB.

Пользователь (тренируемый водолаз), который имеет возможность свободного перемещения по внутренней поверхности оболочки, помещается в оболочку. Из-за влияния момента силы, создаваемо при смещении центра тяжести пользователя относительно вертикали, проходящей через центр оболочки оболочка поворачивается в направлении, противоположном направлению движения пользователя. Сформированное виртуальное пространство, в котором объекты появляются и перемещаются, отображается пользователю, а его непрерывное преобразование осуществляется в соответствии с реальными физическими движениями руки, стопы и головы пользователя в реальном пространстве, принимая во внимание взаимодействие с объектами в виртуальном пространстве. Давление внешней среды имитируется за счет обжатия теля пользователя.The user (a trained diver), who has the ability to move freely along the inner surface of the shell, is placed in the shell. Due to the influence of the moment of force created when the user's center of gravity is displaced relative to the vertical passing through the center of the shell, the shell rotates in the direction opposite to the direction of the user's movement. The generated virtual space in which objects appear and move is displayed to the user, and its continuous transformation is carried out in accordance with the actual physical movements of the user's hand, foot and head in real space, taking into account the interaction with objects in the virtual space. The pressure of the external environment is simulated by compressing the user's body.

Подготовка (тренировка) водолазов на предложенном тренажере для подготовки водолазов обеспечит повышение безопасности обучения водолазов при их подготовке (тренировках) для выполнения водолазных работ различных типов в различных условиях (водолазного поиска, водолазного обследования, остропки и подъема затопленных грузов, остропки судоподъемных понтонов и гаков гиней, корабельных водолазных работ), позволит обеспечить круглогодичную подготовку водолазов независимо от метеорологических условий.Training (training) of divers on the proposed simulator for training divers will increase the safety of training divers during their training (training) to perform diving operations of various types in various conditions (diving search, diving survey, sharpening and lifting of flooded cargo, sharpening of ship-lifting pontoons and guinea hooks , ship diving operations), will ensure year-round training of divers, regardless of meteorological conditions.

Источники информации:Sources of information:

1. Патент №2094300 «Стенд-тренажер водолаза», дата публикации 27.10.1997.1. Patent No. 2094300 “Diver simulator”, publication date 10/27/1997.

2. Полезная модель №127713 «Тренажер для подготовки водолазов к действиям в аварийных ситуациях», дата публикации 10.05.2013 Бюл. №13.2. Utility model No. 127713 "Simulator for preparing divers for actions in emergency situations", publication date 10.05.2013 Bull. No. 13.

3. Авторское свидетельство №617322 «Тренажер для подготовки водолазов», дата публикации 30.07.1978 Бюл. №28.3. Author's certificate No. 617322 "Diver training simulator", publication date 07/30/1978 Bull. No. 28.

4. Полезная модель №110063 «Тренажер для подготовки водолазов», дата публикации 10.11.2011 Бюл. №31.4. Useful model No. 110063 "Simulator for training divers", publication date 10.11.2011 Bull. No. 31.

5. Полезная модель №98735 «Тренажер для подготовки водолазов к работе с аварийно-спасательным инструментом», дата публикации 27.10.2010 Бюл. №30.5. Useful model No. 98735 "Simulator for preparing divers to work with rescue tools", publication date 27.10.2010 Bull. No. 30.

6. Полезная модель №66505 «Учебно-тренировочный комплекс для водолазов», дата публикации 10.09.2007 Бюл. №25.6. Utility model No. 66505 "Educational and training complex for divers", publication date 10.09.2007 Bull. No. 25.

7. Патент №US5846134A «Method and apparatus for immersion of a user into virtual reality», дата публикации 8.12.1998.7. Patent No. US5846134A "Method and apparatus for immersion of a user into virtual reality", publication date 12/8/1998.

8. Методические рекомендации по проведению предварительных и периодических медицинских осмотров (обследований) водолазов и других работников, работающих в условиях повышенного давления. Утверждены заместителем руководителя Федерального медико-биологического агентства, председателем Центральной водолазно-медицинской комиссии при Федеральном медико-биологическом агентстве В.А. Рогожниковым 14 марта 2011 г.8. Guidelines for conducting preliminary and periodic medical examinations (examinations) of divers and other workers working under high pressure conditions. Approved by the Deputy Head of the Federal Medical Biological Agency, Chairman of the Central Diving Medical Commission at the Federal Medical Biological Agency V.A. Rogozhnikov March 14, 2011

Claims (1)

Тренажер для подготовки водолазов состоит из связанных между собой оболочки с люком для доступа, имеющей внутреннюю сферическую поверхность, являющуюся закрытой выпуклой поверхностью с отверстиями, средства для формирования виртуального пространства, содержащего виртуальные объекты, средства для отображения сформированного виртуального пространства пользователю, средства формирования виртуального пространства, блока для изменения виртуального пространства в соответствии с физическими перемещениями пользователя, с возможностью осуществлять взаимодействие пользователя с объектами в виртуальном пространстве, средства для определения величины и направления движения пользователя относительно центра оболочки, средства для вращения оболочки, соединенного с опорными средствами, пользователя, датчиков, определяющих положение рук, ног, головы пользователя, манипулятора, располагаемого в руке пользователя, отличающийся тем, что тренажер для подготовки водолазов включает устройство имитации давления внешней среды, представляющей собой высотно-компенсирующий костюм с перчатками и носками, подгоняемый по форме пользователя, по бокам рукавов, штанин и спине содержащий пневмотрубки, по которым подается воздух под давлением, при этом под оболочкой комбинезона в области грудной клетки и живота размещена дыхательно-компенсирующая камера, которая соединена с системой дыхания, причем расчетное значение давления задается с помощью автоматизированного рабочего места оператора-инструктора, основанного на персональном компьютере, который выполнен с возможностью производить расчеты для имитации подводной среды, полезной нагрузки, сценария обучения и параметры, необходимые для обучения в виртуальной реальности, также тренажер для подготовки включает устройство искусственного дыхания и устройство аудиосвязи.The training simulator for divers consists of an interconnected shell with an access hatch having an inner spherical surface, which is a closed convex surface with holes, means for forming a virtual space containing virtual objects, means for displaying the generated virtual space to the user, means for forming a virtual space, block for changing the virtual space in accordance with the physical movements of the user, with the ability to interact with the user with objects in the virtual space, means for determining the magnitude and direction of the user's movement relative to the center of the shell, means for rotating the shell connected to the support means, the user, sensors that determine the position of the arms, legs, head of the user, the manipulator located in the user's hand, characterized in that the simulator for training divers includes a device for simulating pressure environment, which is a height-compensating suit with gloves and socks, adjusted to the user's shape, on the sides of the sleeves, legs and back containing pneumatic tubes through which air is supplied under pressure, while a respiratory - compensating chamber, which is connected to the breathing system, and the calculated pressure value is set using the workstation of the instructor operator, based on a personal computer, which is configured to perform calculations to simulate the underwater environment, payload, training scenario and parameters necessary for training in virtual reality, also the training simulator includes an artificial respiration device and an audio communication device.
RU2022102557A 2022-02-02 Diver training simulator RU2785981C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2785981C1 true RU2785981C1 (en) 2022-12-15

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU617322A1 (en) * 1977-01-06 1978-07-30 Войсковая часть 20914 Diver-training arrangement
RU2097260C1 (en) * 1995-05-30 1997-11-27 Войсковая часть 20914 Breathing apparatus - trainer
USRE42149E1 (en) * 1992-04-17 2011-02-15 Trebor Industries, Inc. Water safety and survival system
RU127713U1 (en) * 2012-12-19 2013-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" SIMULATOR FOR PREPARING DIVERS FOR ACTIONS IN EMERGENCIES
RU144747U1 (en) * 2014-04-02 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина" LIGHTING AND VIDEO REGISTRATION SYSTEM OF A SPACE SUIT FOR TRAINING OF COSMONAUTS IN A HYDRAULIC ENVIRONMENT
RU181089U1 (en) * 2018-03-29 2018-07-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Deep diving simulator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU617322A1 (en) * 1977-01-06 1978-07-30 Войсковая часть 20914 Diver-training arrangement
USRE42149E1 (en) * 1992-04-17 2011-02-15 Trebor Industries, Inc. Water safety and survival system
RU2097260C1 (en) * 1995-05-30 1997-11-27 Войсковая часть 20914 Breathing apparatus - trainer
RU127713U1 (en) * 2012-12-19 2013-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" SIMULATOR FOR PREPARING DIVERS FOR ACTIONS IN EMERGENCIES
RU144747U1 (en) * 2014-04-02 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина" LIGHTING AND VIDEO REGISTRATION SYSTEM OF A SPACE SUIT FOR TRAINING OF COSMONAUTS IN A HYDRAULIC ENVIRONMENT
RU181089U1 (en) * 2018-03-29 2018-07-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Deep diving simulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Carlston et al. The physician’s guide to diving medicine
CN107301802B (en) Manned submersible simulation system
US9591271B2 (en) Method and device for viewing computer data contents associated with propulsion
WO2019027358A1 (en) System and method for controlling a virtual object
Xiang et al. Research progresses on equipment technologies used in safety inspection, repair, and reinforcement for deepwater dams
RU2785981C1 (en) Diver training simulator
US6941883B2 (en) Submerged underwater observation booth
CN106205260B (en) Training analog system and training method under enclosed water
Bowen et al. Studies of divers' performance during the Sealab II project
Weltman et al. Effects of environment and experience on underwater work performance
CN106768837A (en) Persons falling in water sea drift orbit Forecasting Methodology
CN212342076U (en) A rail \30758underwater blasting simulation training system
ES2332713T3 (en) SUBMARINE DIVING SIMULATOR.
CN207704684U (en) A kind of manned underwater vehicle simulation system
CN110070775A (en) A kind of helicopter simulating occupant sea escape survival training system and training method
CN113189927B (en) Intelligent diving monitoring system based on multi-mode technology
RU127713U1 (en) SIMULATOR FOR PREPARING DIVERS FOR ACTIONS IN EMERGENCIES
RU2662302C1 (en) Rescue helicopter training simulator
KR102283599B1 (en) Virtual reality based educating and training system using diving helmet
CN112382159B (en) Underwater boat type escape stress level and strain capacity assessment and training system equipment
Hendrick et al. Ice diving operations
Harris-ME Aquatic Robot Recovery Craft Final Report
Harris et al. Aquatic Robot Recovery Craft
Fothergill et al. Buoyant ascent rate profiles for the MK10 and MK11 submarine escape and immersion equipment.
Thornton A survey and engineering design of atmospheric diving suits