RU2808184C1 - Устройство имитации прыжка с парашютом - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области тренажеров воздушно-десантной подготовки, а именно к конструкции тренажеров для парашютистов, и может быть использовано для тренировки совершения прыжков с парашютом. Устройство имитации прыжка с парашютом состоит из рабочего места инструктора и рабочих мест обучаемых. Рабочее место инструктора содержит микрофонную систему, управляющий компьютер и коммутатор. Каждое из рабочих мест обучаемых содержит раму тренажера, шкаф управления, компьютер места обучаемого, ранец подвесной системы парашюта, видеокамеры. Рама тренажера содержит электроприводы, цепную передачу электроприводов, рамы тренажера с противовесами и регулируемую по высоте дорожку с движущимся полотном. Ранец подвесной системы парашюта содержит звено ручного раскрытия основной парашютной системы, звено ручного раскрытия запасной парашютной системы, имитатор высотомера, очки виртуальной реальности, устройства фиксации спины тренируемого с приводом его вращения и рамы свободных концов и строп. Рама свободных концов и строп содержит каретки управления, свободные концы, звенья управления и стропы управления. Рабочие места инструктора и обучаемых связаны между собой по локальной вычислительной сети. Повышается уровень воздушно-десантной подготовки обучаемых. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области тренажеров воздушно-десантной подготовки, а именно к конструкции тренажеров для парашютистов и может быть использовано для тренировки совершения прыжков с парашютом (как одиночного, так и в составе группы).

Известна классификация прыжков с парашютом по способу его раскрытия и требования к действиям парашютистов во время совершения прыжка на кругло-купольных парашютных системах и управляемых парашютных системах [1, 2, 3, 4, 5]. По способу раскрытия парашюта прыжки могут быть с принудительным и ручным раскрытием.

При совершении прыжков с принудительным раскрытием парашют раскрывается специальным устройством, закрепленным в грузовой кабине самолета за тросы или трубы принудительного раскрытия парашютов. При совершении прыжков с ручным раскрытием парашют вводится в работу самим десантником-парашютистом при помощи звена ручного раскрытия.

Прыжки с ручным раскрытием парашюта по времени введения в действие после отделения от летального аппарата подразделяются на прыжки с немедленным раскрытием парашюта, при которых парашют вводится в действие не позднее чем через 5 секунд и прыжки с задержкой раскрытия с вводом парашюта в действие через 5 секунд и более.

В соответствии с руководством по воздушно-десантной подготовке самолет Ан-2 может десантировать 9 человек, Ан-26 - 30 человек, Ил-6 - 124 или 126 человек, а вертолет Ми-8 - 16 человек.

При совершении прыжков на кругло-купольных парашютных системах, после отделения парашютиста от летательного аппарата вытягивается и вводится в действие стабилизирующий парашют.

После наполнения купола стабилизирующего парашюта происходит стабилизированное снижение парашютиста.

Отделившись от летательного аппарата и отсчитав заданное время стабилизации, парашютист выдергивает кольцо звена ручного раскрытия основного парашюта, тем самым прекращая стабилизированное снижение и вводя в действие основной парашют. В случае бездействия парашютиста и достижения им критически низкой высоты, введение в действие основного парашюта осуществляться полуавтоматом парашютным комбинированным унифицированным (ППК-У).

После, прекращения стабилизированного снижения и введения в действие основного парашюта, стабилизирующий парашют вытягивает камеру с уложенным в нее основным парашютом из ранца. По мере снижения парашютиста камера основного парашюта удаляется от него и из нее выходят стропы основного парашюта.

При полном натяжении строп начинает выходить нижняя свободная часть купола основного парашюта.

Наполнение купола основного парашюта начинается после выхода его из камеры примерно на половину и завершается после полного стягивания с него камеры. После этого парашютист должен немедленно осмотреть купол со стропами, убедиться в его полном раскрытии и исправности, осмотреться вокруг, а затем вставить кольцо звена ручного раскрытия в карман подвесной системы, заправить главный обхват подвесной системы так, чтобы занять удобное положение для снижения и приземления.

При снижении на парашюте каждый парашютист должен внимательно наблюдать за снижающимися вблизи парашютистами и быть в постоянной готовности принять необходимые меры для предотвращения схождения с ними в воздухе.

Если десантнику-парашютисту необходимо изменить направление сноса или увеличить скорость снижения (при спуске на препятствия или угрозе схождения с другими десантниками-парашютистами и т.п.), применяется скольжение, для чего используются стропы управления парашютом или звенья управления парашютом.

Во время снижения парашютист должен определить направление сноса по ветру с тем, чтобы своевременно и правильно изготовиться к приземлению.

Перед приземлением, на высоте 250-300 метров парашютист разворачивается с помощью строп управления, так, чтобы оказаться в положении лицом по направлению ветра.

Соединяет ноги вместе в коленях, ступнях и выносит их вперед. Ноги должны быть слегка согнуты в коленях, а ступни ног держать параллельно земле. Указанные правила изготовки к приземлению следует соблюдать до полного касания земли. Приземление производится на полные ступни обеих ног.

Для гашения горизонтальной скорости сноса и уменьшения силы удара при приземлении парашютист тянет свободные концы вниз и, удерживает их в таком положении, следя за тем, чтобы снос был все время вперед. В случае, когда невозможно безопасное приземление на основном парашюте, например, его отказе, в работу вводится запасной парашют.

Для введения запасного парашюта в действие левой рукой придерживаются клапаны ранца, а правой рукой выдергивается звено ручного раскрытия. Далее резко двумя руками отбрасывается купол запасного парашюта в сторону вверх и далее помотается выходу строп из сот. Запасной парашют управляется стропами. Приземление на запасном парашюте производится идентично приземлению на основном парашюте.

При совершении прыжков на управляемых парашютных системах, после отделения парашютиста от летательного аппарата, в условиях стабилизированного (устойчивого) падения, парашютист правой рукой извлекает из эластичного кармана, расположенного на нижнем клапане ранца, и вводит непосредственно в воздушный поток стабилизирующий парашют. После наполнения стабилизирующего парашюта и вытягивания соединительного звена системы стабилизации, стабилизирующий парашют удерживается подсоединенным к подвесной системе при помощи замка стабилизации, обеспечивая устойчивое горизонтальное (лицом вниз) положение парашютиста в воздушном потоке.

Парашютист контролирует по высотомеру установленную заданием на прыжок высоту раскрытия купола основного парашюта.

После выполнения требуемой задержки после отделения от летательного аппарата, на высоте, установленной заданием на прыжок, парашютист правой рукой выдергивает звено ручного раскрытия или в случае бездействия парашютиста и достижения им критически низкой высоты, введение в действие основного парашюта осуществляться полуавтоматом парашютным комбинированным унифицированным (ППК-У).

При этом стабилизирующий парашют отходит от ранца подвесной системы и последовательно вытягивает камеру с уложенным в нее основным парашютом, стропы парашюта, купол парашюта из камеры. Одновременно с вытягиванием купола парашюта из камеры, происходит выход свободных концов основного парашюта из ранца.

Под действием набегающего потока, преодолевая силу сопротивления устройства рифления, купол основного парашюта наполняется, и система начинает планирующий спуск.

Для управления парашютом во время снижения парашютист использует стропы управления парашютом или свободные концы парашюта. Во время снижения парашютист должен определить направление сноса по ветру с тем, чтобы своевременно и правильно изготовиться к приземлению. Приземление на управляемой парашютной системе следует производить строго против направления ветра.

Убедившись, что приземление в заданной точке обеспечено, парашютист с высоты от 25 до 30 метров должен увеличить горизонтальную скорость, отпустив стропы управления, подняв руки вверх. На высоте от 3 м до 6 м парашютист втягивает стропы управления на полную длину рук вниз и удерживает их в этом положении до приземления.

В случае, когда невозможно безопасное приземление на основном парашюте, например, его отказе, в работу вводится запасной парашют. В зависимости от конструкции управляемого парашюта запасной парашют вводится непосредственно звеном ручного раскрытия запасного парашюта, либо с предварительным использованием звена отсоединения основного парашюта.

Управление запасной парашютной системой выполняется так же, как и основной парашютной системой.

Известны требования к эшелонированию (соблюдению горизонтальной дистанции) при совершении прыжков с парашютом в составе группы [6, 7].

Парашютисты перед входом в облака должны разомкнуться на дистанцию не менее 100 метров. Курс и режим пилотирования купола не менять, пилотирование выполнять, повторяя маневры ведущего и сохраняя заданное эшелонирование.

Известен десантный тренажер [8], состоящий из базовой структуры, представляющей собой передвижной кран, к несущему тросу которого прикреплена кабина вертолета или самолета. Базовая структура размещена в зоне с препятствиями. Кран имеет стрелу, выполненную с возможностью поворота на угол 360° и позволяющую получить горизонтальное перемещение тележки крана с несущим тросом вдоль стрелы, и лебедку с электрическим и ручным приводом, обеспечивающую вертикальное перемещение несущего троса.

Десантный тренажер предназначен для методических тренировок и отработки отдельных элементов и совместных действий в ходе разнообразных операций по высадке воздушного десанта.

Недостатками десантного тренажера являются его большие габаритные размеры, что увеличивает ветровые, динамические и эксплуатационные нагрузки, влияющие на требования к выбору места его установки, распределение нагрузки сил, возникающих при раскрытии основного парашюта, которые не соответствуют реальному воздействию на парашютиста при совершении прыжка, это ведет к привитию ложных навыков и ощущений, при этом исключается возможность формирования необходимых навыков.

Известен тренажер для парашютистов [9], содержащий поддерживающие элементы и стержни регулируемой длины, соединенных между собой шаровыми шарнирами и прикрепляемые с помощью быстроразъемных ремней с регулируемой длиной к туловищу и конечностям обучаемого парашютиста. Внутри шарниров и стержней расположены стопорные элементы, которые позволяют при правильном перемещении туловища или конечностей обучаемого жестко фиксировать конкретное положение соединяемых стержней относительно друг друга, а также легко изменять его при необходимости, тем самым изменяя положение частей тела обучаемого.

Недостатком тренажера для парашютистов является ограниченность его возможностей для отработки лишь отдельного элемента десантирования -положения тела во время свободного падения.

Известен тренажер парашютиста [10], содержащий связанные между собой стойку, разъемный привод вращения стрелы, стрелу с противовесом, механизм привода вращения вала с креслом, кресло на валу, подвесную систему, страховочное звено.

Недостатками тренажера парашютиста являются отсутствие возможности имитации приземления и отработки гашения парашюта после прыжка, отсутствие ветровых воздействий идентичных естественным на обучаемого во время имитации прыжка и относительно большие габаритные размеры, что делает его стационарным и ужесточает требования к выбору места его установки.

Известен динамический тренажер десантников-парашютистов [11], содержащий башенный ствол, консольные стрелы, привод вращения, опорные лапы, верхний и нижний подъемные механизмы консольных стрел, обгонный механизм, верхний и нижний управляемые механизмы, направляющие верхней и нижней консольных стрел, макет купола основного парашюта, верхний и нижний макеты основного парашюта, исполнительный блок, устройство для пространственного размещения обучаемого, следящее устройство, пульт контроля и управления, при этом башенный ствол соединен с приводом вращения, который установлен на опорных лапах, на башенном стволе с возможностью вертикального и горизонтального перемещения установлены нижняя, средняя и верхняя консольные стрелы, нижняя консольная стрела у своего основания снабжена обгонным механизмом, кроме того, по ее длине расположена направляющая с возможностью перемещения по ней нижнего управляемого механизма, взаимодействующего со стропами управления нижнего макета основного парашюта, размещенного на стойке, в свою очередь верхняя консольная стрела снабжена верхним подъемным механизмом, кроме того, вдоль верхней консольной стрелы расположена направляющая с возможностью перемещения по ней верхнего управляемого механизма, взаимодействующего со стропами управления верхнего макета основного парашюта, средняя консольная стрела снабжена нижним подъемным механизмом, на свободном конце консольной стрелы для пространственного размещения обучаемого установлено устройство, под которым располагается макет купола основного парашюта, связанного с исполнительным блоком, кроме того, над средней консольной стрелой размещено следящее устройство, сфокусированное на место для пространственного размещения обучаемого парашютиста, с возможностью передачи видеоинформации на пульт контроля и управления, а также подачи светозвуковых команд обучаемому парашютисту.

Недостатками динамического тренажера являются особые требования к месту размещения из-за конструкционных особенностей тренажера (наличия в конструкции башенного ствола и консольной стрелы), ограниченные возможности отработки лишь отдельных элементов десантирования, отсутствие возможности передать информацию о положении тела человека при возможном нахождении его в свободном падении.

Известен тренажер-симулятор парашютного прыжка [12], который содержит силовой каркас с системой крепления к ней ранца с подвесной системой, две стропы управления с системой датчиков, регистрирующих величины втягивания строп управления обучаемым, шлем виртуальной реальности для моделирования в них системы визуализации внешней обстановки, комплект кабелей, осуществляющих передачу входных и выходных сигналов между исполнительными механизмами и управляющим компьютером, который в зависимости от выбранной инструктором программы, позволяет управлять работой визуального ряда, проецируемого в очках виртуальной реальности, регистрировать параметры управляемого полета парашютиста, анализировать результаты деятельности парашютиста для выставления автоматизированной оценки.

Недостатком указанного тренажера является то, что в нем конструктивно не предусмотрено должного динамического сопровождения обучения при моделируемых сценариях парашютных прыжков. Отсутствует тренировка в фазе покидания борта летательного аппарата и свободного падения парашютиста до открытия парашюта.

Известен также тренажер парашютиста-десантника [13], который содержит управляющий компьютер, рабочее место инструктора (преподавателя), ранец с подвесной системой, левую и правую стропы управления, очки виртуальной реальности для моделирования в них системы визуализации внешней обстановки, систему датчиков и комплект кабелей, первую, вторую, третью и четвертую опоры, которые жестко соединены в верхней своей части соответственно с первой, второй, третьей и четвертой двутавровой балками, образуя при этом пространство в виде четырехугольника, а на второй и четвертой двутавровых балках установлены пятая и шестая двутавровые балки с возможностью перемещения вдоль длины второй и четвертой двутавровых балок за счет установленных на каждом из их концов по электроприводу, при этом между пятой и шестой двутавровыми балками установлена подвижная тележка, которая образована жестко соединенными первой, второй, третьей и четвертой швеллерными балками с возможностью перемещения вдоль длины пятой и шестой двутавровых балок за счет установленной на второй швеллерной балке электропривода, при этом на первой и третьей швеллерной балке подвижной тележки установлены соответственно первый и второй электроприводы тросовых строп, с возможностью подъема (опускания) рамки подвеса парашютиста, к которой закреплены первый, второй, третий, четвертый свободные концы подвесной системы парашютиста с ранцем, при этом крепление тросовых строп осуществляют через первый и второй кронштейны привода осевого вращения с возможностью вращения вокруг своей оси рамки подвеса парашютиста, к которой закреплена подвесная система парашютиста с ранцем, при этом перпендикулярно плоскости, образуемой первым и вторым свободными концами подвесной системы, на левом и правом концах рамки подвеса парашютиста размещены левый и правый электроприводы с возможностью сматывания (разматывания) строп управления под действием усилий левой и правой рук обучаемого на соответствующие звенья управления, кроме того, очки виртуальной реальности снабжены встроенными в них аудионаушниками, кроме того, устройство регистрации положения рук выполнено в виде перчаток.

Тренажер обеспечивает подготовку парашютистов к совершению прыжков с применением динамического и синхронно с ним видео и аудио сопровождений.

Недостатками тренажера являются ограниченные возможности обучения приземлению и отсутствие ветровых воздействий на обучаемого, идентичных естественным во время имитации прыжка. Отсутствие имитации фазы свободного падения в потоке воздуха до раскрытия парашюта.

Кроме этого, конструкция тренажера предполагает относительно большие габаритные размеры, что делает его стационарным и ужесточает требования к выбору места его установки, что существенно ограничивает возможности его применения на площадках, предназначенных для тренировки парашютистов, спортсменов.

Известен тренажер парашютиста [14], который содержит управляющий компьютер, подвесную систему, левую и правую стропы управления, шлем со встроенными очками виртуальной реальности и наушниками, систему датчиков и кабелей, две стойки, электропривод, подвижную раму с возможностью вертикального перемещения, которая установлена на верхних концах стоек, жестко закрепленных на основании, причем стойки выполнены в виде телескопических труб, подвижные части которых соединены ограничителем, на основании смонтирован гидроцилиндр со штоком, конец которого соединен с ограничителем, в верхней части подвижной рамы выполнена вращающаяся платформа, к которой прикреплены свободные концы подвесной системы, левая и правая стропы управления, причем платформа связана посредством зубчатой передачи с электроприводом, представляющим собой шаговый двигатель, в основании установлен имитатор приземления, состоящий из нижней плиты, верхней крышки со встроенным сердечником и соленоида, подключенного к управляющему компьютеру, к которому подключены также шаговый двигатель, гидроцилиндр, стропы управления и шлем.

Тренажер предназначен для повышения качества подготовки парашютистов к совершению прыжков с парашютом.

Недостатком указанного тренажера является то, что реализованный в нем имитатор приземления не регулируется по высоте и не может обеспечивать имитацию встречи с замелей идентичной реальной, что ведет к привитию ложных навыков и ощущений и исключается возможность формирования необходимых навыков при приземлении.

Известен тренажер для отработки прыжков с парашютом [15], содержащий рабочее место инструктора, снабженное управляющим компьютером, стойку выполненную с постаментом, образованную двумя вертикальными опорами, соединенными верхней перекладиной, на которой установлены левая и правая стропы управления, систему датчиков и шлем виртуальной реальности, стойка содержит беговую дорожку, выполненную с возможностью перемещения по высоте, а также вперед и назад с помощью управляемого электропривода, изменением наклона, возможностью вибрации ее верхней поверхности, стойка снабжена поворотной рамой с приводом вращения поворотной рамы, установленным на вертикальных опорах, в средней части поворотной рамы закреплен спинной захват для закрепления парашютной системы тренируемого парашютиста и вращения его, поворотная рама снабжена генератором воздушного потока, выполненным в виде вентиляторов, установленных на концах поворотной рамы и формирующих воздушный поток в сторону тренируемого парашютиста.

Недостатком тренажера для отработки прыжков с парашютом является, во-первых, ограниченные возможности обучения пилотирования парашюта с использованием свободных концов, во-вторых, неадекватность звуковоспроизведения встроенными аудионаушниками шлема виртуальной реальности, обусловленная сниженным потенциалом звуковой динамики, узким низкочастотным диапазоном, деформацией естественной звуковой сцены.

Известны тренажеры для парашютной подготовки [16, 17, 18].

Недостатком указанных тренажеров является то, что схема крепления тренируемого в тренажере ведет к привитию ложных навыков и ощущений, при этом исключается возможность формирования необходимых навыков для совершения прыжка с парашютом.

Известен симулятор приземления с парашютом для обучения имитации приземления с парашютом [19], состоящий из основания, расположенного в нижней части тренажера парашютного десантирования, две боковые стенки расположенные соответственно с двух сторон от основания, и между двумя боковыми стенками образовано определенное пространство для размещения составных частей тренажера, подвижная платформа поддерживается двумя боковыми стенками и расположенная в верхней части тренажера, состоящая из трех групп силовых агрегатов, двух групп несущих ремней устройства подвески, одной группы несущих ремней поясного тягового троса и устройство подвески системы клевант, две группы несущих ремней подвесного устройства расположены слева и справа, один конец каждого несущего ремня подвесного устройства соединен с одной группой силовых компонентов и приводится в движение силовыми компонентами для перемещения вверх и вниз, другой конец каждого подвесного устройства несущего ремня соединен с устройством подвески системы фиксации, одна сторона каждого поясного ремня, несущего трос, соединена с поясным тросом обучаемого, а другая сторона каждого поясного троса, несущего пояс, соединена с третьей группой силовых компонентов, систему управления парашютом, содержащую основной парашют, запасной парашют и устройства управления парашютами, причем каждое устройство управления снабжено датчиком регистрации управляющего воздействия обучаемого на устройство управления, выносную вибрационную платформу расположенную в задней части тренажера, для подъема и вибрации, VR-шлем, надеваемый на голову обучаемому, устройства подачи воздуха расположеные на основании и боковых стенках, могут синтезировать направления ветра для имитации различных ветровых воздействий в процессе прыжка с парашютом, подвесное устройство лямочной системы выполненое в виде рамы, нижняя часть подвесного устройства лямочной системы соединена с парашютной лямочной системой, в которую экипирован обучаемый, три группы силовых компонентов соответственно приводимых в движение независимо и расположеных в форме перевернутого треугольника, силовые компоненты, расположенные с двух сторон спереди, приводят в движение левый несущий ремень системы подвески и правый несущий ремень системы подвески, силовой компонент, расположенный в середине задней части, приводит в движение несущий ремень поясного троса, каждая группа силовых компонентов состоит из приводного узла и круглой проволочной катушки, несущие ремни намотаны на круглую проволочную катушку, круглые проволочные катушки силовых компонентов с двух сторон соответственно намотаны в группу подшипниковых ремней системы подвески, каждая группа несущих ремней системы подвески состоит из двух несущих ремней системы подвески, круглая проволочная катушка силового компонента в задней части свернутые в поясной ремень, две группы несущих ремней системы подвески закреплены в четырех углах подвесного устройства системы ремней через металлические фиксирующие кольца, четыре рабочих ремня системы парашютных ремней застегнуты в замкнутую петлю через металлическое регулируемое крепление, хвостовые концы четырех рабочих ремней присоединяются к обучаемому, а один несущий поясной ремень соединяется с точкой подвеса поясного тягового троса системы ремней безопасности.

Недостатком парашютного тренажера для обучения парашютному спорту является, во-первых, ограниченность возможности обучения из-за отсутствия в конструкции высотомера, что позволяет обучать только прыжкам на парашютных системах, без свободного падения, во-вторых схема крепления тренируемого в тренажере ведет к привитию ложных навыков и ощущений, при этом исключается возможность формирования необходимых навыков для совершения прыжка с парашютом, в-третьих, то что габариты конструкции диктуют повышенные требования к несущей способности перекрытий, что ведет к особым требованиям к месту его размещения.

Наиболее близким к заявленному устройству, то есть прототипом, является устройство, реализующее способ подготовки парашютистов на тренажере воздушно-десантной подготовки [20].

Устройство, реализующее способ подготовки парашютистов на тренажере воздушно-десантной подготовки (фиг. 1) содержит связанные между собой жестко закрепленную на Земле раму тренажера (5) с электроприводами (7) с постаментом, содержащего регулируемую по высоте дорожку с движущимся полотном (15), шкафа управления (16), управляющего компьютера (1), видеокамеры (22), закрепленной на раме тренажера (5), ранца подвесной системой (3) парашюта, тренируемого (обучаемого) (13), очков виртуальной реальности (6) связанного с управляющим компьютером (1), закрепленной на рамы тренажера (5) рамы тренажера с противовесами (17), выполненных в виде генераторов воздушного потока (18), устройства фиксации спины тренеруемого (обучаемого) с приводом его вращения (14), закрепленных на раме тренажера с противовесами (17), колонки акустической системы (21), закрепленные на раме тренажера (5), рамы свободных концов и строп (23), содержащая каретки управления (24), свободные концы (25), звенья управления (26), стропы управления (4), рабочего места инструктора (преподавателя) (2).

Недостаток прототипа заключается, в его ограниченных возможностях подготовки к совершению прыжка с парашютом из-за отсутствия возможности отработки действий парашютистов в составе группы при совершении прыжка с парашютом, во-вторых, в особых требованиях к месту размещения из-за конструкционных особенностей рамы тренажера, закрепленной на Земле.

В основу изобретения положена задача повышения качества воздушно-десантной подготовки путем создания устройства имитации прыжков с парашютом, обеспечивающего возможность имитации совершения как индивидуальных, так и групповых прыжков с парашютом.

Поставленная задача и технический результат достигается введением в схему прототипа, локальной вычислительной сети (27), коммутатора (29), микрофонной системы (28) в состав места инструктора (преподавателя) (2), звена ручного раскрытия основной парашютной системы (31), звена ручного раскрытия запасной парашютной системы (32) в составе ранца подвесной системой (3) парашюта, компьютер места обучаемого (33), имитатор высотомера (34), смонтированных на раме тренажера (35) установленной на поверхности пола в помещении.

На фиг. 2 представлена структурная схема устройства имитации прыжка с парашютом.

Предлагаемое устройство имитации прыжка с парашютом состоит из связанных между собой по локальной вычислительной сети (27), рабочего места инструктора (преподавателя) (2), содержащего микрофонную систему (28), управляющий компьютер (1), коммутатор (29) и от 2 до 24 рабочих мест обучаемых (30), каждое из которых содержит связанные между собой смонтированную на поверхности пола помещения раму тренажера (35) содержащую электроприводы (7), цепную передачу (30) электроприводов (7) и рамы тренажера с противовесами (17), регулируемую по высоте дорожку с движущимся полотном (15), шкафа управления (16), компьютер места обучаемого (33), видеокамеры (22), закрепленные на смонтированной на поверхности пола раме тренажера (35), ранец подвесной системы (3) парашюта, содержащего звено ручного раскрытия основной парашютной системы (31) и звено ручного раскрытия запасной парашютной системы (32), тренируемого (обучаемого) (13), имитатора высотомера (34), очков виртуальной реальности (6) связанных с компьютером места обучаемого (33), закрепленной на смонтированной на поверхности пола раме тренажера (35) рамы тренажера с противовесами (17), выполненными в виде генераторов воздушного потока (18), устройства фиксации спины тренируемого (обучаемого) с приводом его вращения (14), закрепленных на раме тренажера с противовесами (17), колонки акустической системы (21), закрепленных на смонтированной на поверхности пола раме тренажера (35), рамы свободных концов и строп (23), содержащие каретки управления (24), свободные концы (25), звенья управления (26), стропы управления (4).

Выход управляющего компьютера (1) рабочего места инструктора (преподавателя) (2) через коммутатор (29) по локальной вычислительной сети (27) соединен со входом компьютером места обучаемого (33), каждого из рабочих мест обучаемого (30) связанного по локальной вычислительной сети (27).

Предлагаемое устройство имитации прыжка с парашютом, работает следующим образом:

На рабочем месте инструктора (преподавателя) (2) в управляющем компьютере (1) задаются условия выполнения имитационного прыжка с парашютом (одиночный или групповой прыжок, количество рабочих мест обучаемого (30), задействованных в имитационном прыжке, тип летательного аппарата, с которого выполняется имитационный прыжок, тип парашютной системы, высота десантирования, требуемая высота раскрытия купола парашюта, высота принудительного раскрытия купола парашюта, метеоусловия выполнения прыжка, время суток, наличие и тип отказов или нештатных ситуаций, при необходимости).

Компьютер места обучаемого (33) на каждом рабочем месте обучаемого (30) задействованном в выполнении имитационного прыжка, обменивается данными по локальной вычислительной сети (27) через коммутатор (29) с управляющим компьютером (1) рабочего места инструктора (преподавателя) (2), формируя исходные данные для создания объектов в виртуальном пространстве (летальный аппарат, аппарель, других виртуальных парашютистов, одежду, систему крепления парашюта и т.д.).

На каждом из рабочих мест обучаемого (30), задействованных в совершении имитационного прыжка, тренируемый (обучаемый) (13), помещается в ранец подвесной системы (3) парашюта, закрепленного на устройстве фиксации спины тренируемого (обучаемого) с приводом его вращения (14), где он фиксируется с помощью стандартных лямок подвесной системы. На голову тренируемому (обучаемому) (20) надевают шлем виртуальной реальности (6).

Тренируемый (обучаемый) (13) закрепленный в устройстве фиксации спины тренируемого (обучаемого) с приводом его вращения (14) и ранце подвесной системы (3) парашюта, помещается в раме с противовесом (17), выполненным в виде генераторов воздушного потока (18), таким образом, чтобы касаться ногами регулируемой по высоте дорожки с движущимся полотном (15) постамента.

Очки виртуальной реальности (6) начинают отображать сформированные по команде компьютера места обучаемого (30), объекты в виртуальном пространстве (летальный аппарат, аппарель, других виртуальных тренируемых парашютистов, одежду, систему крепления парашюта и т.д.) таким образом, обеспечивается возможность полунатурной имитации выхода тренирующегося из аппарели летательного аппарата.

По команде, поступившей от компьютера места обучаемого (33) полученной им от управляющего компьютера (1) через коммутатор (29) по локальной вычислительной сети (27), запускается программа, которая осуществляет управление устройством имитации прыжка с парашютом и осуществляет формирование виртуального пространства. Программное обеспечение устройством имитации прыжка с парашютом обеспечивает отработку тренируемым (обучаемым) (13) как пилотирования парашюта в нормальных условиях, так и его действия в нештатных ситуациях, например, при отказе основного парашюта.

Виртуальное пространство формируется компьютером места обучаемого (33), а образованное виртуальное пространство, в котором тренируемый (обучаемый) (13) видит трехмерное изображение виртуального мира, отображается тренируемому (обучаемому) (13) в очках виртуальной реальности (6), располагаемых на голове тренируемого (обучаемого) (13).

По команде, поступающей от управляющего компьютера (1) по через коммутатор (29) по локальной вычислительной сети (27), видеокамеры (22) распложенные на смонтированной на поверхности пола раме тренажера (35) и направленные на тренируемого (обучаемого) (13), начинают запись положения рук, ног, головы тренируемого (обучаемого) (13) и их изменяемое положение в процессе выполнения имитационного прыжка с парашютом на предлагаемом устройстве имитации прыжка с парашютом.

Данные от видеокамеры (22) поступают по локальной вычислительной сети (27) через коммутатор (29) в управляющей компьютер (1) рабочего места инструктора (преподавателя) (2), где хранятся и демонстрируется совместно с данными о виртуальном пространстве при необходимости просмотра видео-фиксации имитационного прыжка с парашютом тренируемого (обучаемого) (13).

Аудиосопровождение тренировки производится через колонки акустической системы (21) по команде, поступившей от компьютера места обучаемого (33) полученной им от управляющего компьютера (1) через коммутатор (29) по локальной вычислительной сети (27). Колонки акустической системы (21) начинают воспроизводить сформированные компьютером места обучаемого (33) звуки, идентичные звукам, окружающим парашютиста при совершении прыжка с парашютом в реальных условиях - шум летального аппарата, гул ветра, голос выпускающего, подающего команды тренируемому (обучаемому) (13) «Приготовиться», «Пошел», «Отставить», «шелест» от раскрытия парашюта и т.д..

Голосовые команды выпускающего дублируются сигналами светозвуковой сигнализации летательного аппарата [5]. Тренируемому (обучаемому) (13) в виртуальном пространстве отображаются плафоны свето-звуковой сигнализации подающей свето-звуковые сигналы на десантирование (желтого цвета - «Приготовиться», зеленого - «Пошел», красного - «Отставить»). Световые сигналы дублируются звуковыми («Приготовиться» - короткий сигнал сирены, «Пошел» - непрерывный сигнал).

По команде, поступившей от компьютера места обучаемого (33), в очках виртуальной реальности (6) в виртуальном пространстве тренируемый (обучаемый) (13) видит интерьер грузовой кабины летательного аппарат заданного типа, свето-звуковые сигналы на десантирование подаваемые свето-звуковой сигнализацией. По сигналу свето-звуковой сигнализации, советующему команде «Пошел», тренируемый (обучаемый) (13) начинает движение ногами по регулируемой по высоте дорожке с движущимся полотном (15), наблюдая при этом в виртуальном пространстве перед собой либо аппарель летательного аппарат с открытым прерывателем потока (если он стоит первым на десантирование), либо спину другого экипированного члена группы десантирующихся.

При этом наблюдаемые тренируемым (обучаемым) (13) в виртуальном пространстве члены группы десантирующихся могут быть, как тренируемыми (обучаемыми) (13) других рабочих мест обучаемых (30) связанных по локальной вычислительной сети (27) через коммутатор (29) с рабочим местом инструктора (преподавателя) (2), так и автоматически действующими виртуальными парашютистами (ботами).

После выхода тренируемого (обучаемого) (13) из имитируемой в виртуальном пространстве аппарели летательного аппарата, по команде из шкафа управления (16), регулируемая по высоте дорожка с движущимся полотном (15) резко отъезжает назад и вниз, электропривод (7), через цепную передачу (30) отклоняет раму с противовесами (17), выполненными в виде генераторов воздушного потока (18), с тренируемым (обучаемым) (13), закрепленным в ранце подвесной системы (3) парашюта на устройстве фиксации спины тренируемого (обучаемого) с приводом его вращения (14).

Положение рамы с противовесами (17), выполненными в виде генераторов воздушного потока (18), изменяется относительно горизонтальной плоскости поверхности Земли, при помощи электроприводов (7) через цепную передачу (30). Рама с противовесами (17), выполненными в виде генераторов воздушного потока (18), сначала отклоняется вперед на угол 10 градусов, имитируя покидание борта летательного аппарата, а затем назад, на угол от 90 до 100 градусов, так, чтобы тело тренируемого (обучаемого) (13) находилось в плоскости параллельной плоскости поверхности Земли.

В зависимости от типа имитируемой парашютной системы тренируемый (обучаемый) (13) отслеживает время снижения или высоту по имитатору высотомера (34).

Воздействуя на звено ручного раскрытия основной парашютной системы (31) тренируемый (обучаемый) (13) заканчивает фазу, соответствующую фазе свободного падения или стабилизированного снижения при совершении прыжка с парашютом, и формирует сигнал, обрабатываемый в шкафу управления (16).

Обработав поступивший сигнал, шкаф управления (16) выдает команду на электропривод (7) через цепную передачу (30) изменяет положение рамы с противовесами (17), выполненными в виде генераторов воздушного потока (18), относительно плоскости поверхности Земли отклоняет ее вперед так, чтобы тело тренируемого (обучаемого) (13) находилось в плоскости перпендикулярной плоскости поверхности Земли имитируя раскрытие парашюта.

При вращении, на угол от 90 до 100 градусов назад, рама с противовесами (17), выполненными в виде генераторов воздушного потока (18), сцепляется при помощи электромагнита (в графической части не показан) с рамой свободных концов и строп (23), содержащей каретки управления (24), стропы управления (4), свободные концы (25) и звенья управления (26). В момент имитации раскрытия парашюта, рама с противовесами (17), сцепленная с рамой свободных концов и строп (23) начинает вращаться в обратную сторону занимая исходное положение. После окончания перемещения рама свободных концов и строп (23) находится под углом 90 градусов к раме с противовесами (17).

Обработав поступивший сигнал, шкаф управления (16) выдает команду компьютеру места обучаемого (33), который формирует в очках виртуальной реальности (6) виртуальное пространство в котором тренируемый (обучаемый) (13) помимо наземной и воздушной обстановки, может видеть других парашютистов, наполнение купала парашюта, появление строп управления, свободных концов и устройства рифления (для управляемой парашютной системы).

Тренируемый (обучаемый) (13), осматривает в виртуальном пространстве стропы управления и свободные концы парашютной системы, при этом осязая свободные концы (25) парашюта, освобождает звенья управления (26) закрепленные на свободных концах (25) и связанные через стропы управления (4) с каретками управления (24).

Тренируемый (обучаемый) (13) воздействуя на звенья управления (26) или свободные концы (25) формирует в каретках управления (24) сигналы, обрабатываемые в шкафу управления (16) для выдачи управляющих сигналов механизму привода вращения устройства фиксации спины (14), которое вращает устройство фиксации спины, тренируемого (обучаемого) с приводом его вращения (14), изменяя крен положения тела тренируемого (обучаемого) (13) в устройстве фиксации спины тренируемого (обучаемого) с приводом его вращения (14) относительно вертикальной плоскости по отношению к поверхности Земли. При этом каретки управления (24), на которых закреплены свободные концы (25) также перемещаются по направляющим в сторону наклона устройства фиксации спины тренируемого (обучаемого) с приводом его вращения (14), что имитирует работу парашюта в реальном прыжке.

Изменения положения тела, тренируемого (обучаемого) (13) в устройстве фиксации спины, тренируемого (обучаемого) с приводом его вращения (14) обрабатываются в шкафу управления (16), компьютер места обучаемого (33), формирует виртуальное пространство с изменениями относительно положения тела тренируемого (обучаемого) (13), отображая его в шлеме виртуальной реальности (6), таким образом, обеспечивается возможность имитации свободного падения и спуска на парашюте и приземление.

Для имитации потока воздуха при реальном прыжке у тренируемого (обучаемого) (13), потоки воздуха формируются генераторами воздушного потока (18) и обдувают тренируемого (обучаемого) (13), потоки воздуха изменяются генераторами воздушного потока (18) по команде шкафа управления (16).

В случае если по команде, поступившей от управляющего компьютера (1) через коммутатор (29) по локальной вычислительной сети (27), компьютером места обучаемого (33) выполняется программа, обеспечивающая отработку тренируемым (обучаемым) (13) действия в нештатных ситуациях, определенных в руководстве по воздушно-десантной подготовке [5], то тренируемый (обучаемый) (13) в зависимости от типа имитируемой парашютной системы сводит вместе (для управляемых парашютных систем) или разводит (для кругло-купольных парашютных систем) свободные концы (25), тем самым перемещает по раме свободных концов и строп (23) каретки управления (24). При перемещении кареток управления (24) сигналы, обрабатываемые в шкафу управления (16), компьютер места обучаемого (33), формирует виртуальное пространство с изменениями положения свободных концов (25), строп управления (4) и купола парашюта, отображая наблюдаемо тренируемым (обучаемым) (13) обстановку в очках виртуальной реальности (6).

Данные от устройства фиксации спины тренируемого (обучаемого) с приводом его вращения (14), кареток управления (24), генераторов воздушного потока (18) поступают в компьютер места обучаемого (33), шкаф управления (16), где обрабатываются совместно с данными о виртуальном пространстве. Управляющий компьютер (1), принимая во внимание массу тела, тренируемого (обучаемого) (13), ускорение свободного падения, направление и скорость имитируемого ветра, взаимодействие тренируемого (обучаемого) (13) с объектами в виртуальном пространстве, генерирует изменения в виртуальном пространстве с учетом обработанных данных, например, измененные положения в виртуальном пространстве частей парашюта или положения облаков, поверхности Земли.

Измененные данные виртуального пространства отображаются тренируемому (обучаемому) (13) в очках виртуальной реальности (6), а также передаются компьютером места обучаемого (33) по локальной вычислительной сети (27) через коммутатор (29) в управляющий компьютер (1) места инструктора (преподавателя) (2), где отображаются.

Формирование виртуального пространства с изменениями, связанными с физическими действиями тренируемого (обучаемого) (13), в реальном пространстве и отображением данного пространства тренируемому (обучаемому) (13), обеспечивает возможность имитации и отработки действий по управлению основным или запасным парашютом в процессе снижения и приземления, гашения скорости полета, тренируемого (обучаемого) (13) перед приземлением, применения запасного парашюта.

Обработанные компьютером места обучаемого (33) данные от фиксатора спины тренируемого (обучаемого) с приводом его вращения (14), кареток управления (24), звена ручного раскрытия основной парашютной системы (31), звена ручного раскрытия запасной парашютной системы (32) полученные им через шкаф управления (16), передаются по локальной вычислительной сети (27) через коммутатор (29) в управляющий компьютер (1) места инструктора (преподавателя) (2).

Компьютер места обучаемого (33) на каждом рабочем месте обучаемого (30) задействованном в выполнении имитационного прыжка, обменивается данными по локальной вычислительной сети (27) через коммутатор (29) с управляющим компьютером (1).

Инструктор (преподаватель) на рабочем месте инструктора (преподавателя) (2), основываясь на полученных по локальной вычислительной сети (27) через коммутатор (29) в управляющий компьютер (1) данных видеокамер (22) каждого рабочего места обучаемого (30) и обработанных данных от компьютеров места обучаемого (33) каждого рабочего места обучаемого (30) задействованного в выполнении имитационного прыжка, проводит мониторинг и анализ правильности как индивидуальных действий тренируемого (обучаемого) (13) во время выполнения прыжка и приземления, так и действий в составе группы.

Предложенное устройство имитации прыжка с парашютом дает возможность отрабатывать навыки по управлению парашютом в процессе выполнения группового прыжка с парашютной системой в соответствии с требованиями нормативных документов [5, 6, 7]. Технический результат, заключающийся в повышении качества подготовки парашютистов к совершению прыжка за счет более точной имитации процессов группового прыжка, эшелонирования и приземления парашютистов, которое обеспечивается в результате введения в конструкцию тренажера новых признаков.

Практическая реализация устройства имитации прыжка с парашютом может быть выполнена предприятием-заявителем в соответствии с приведенным описанием на базе тренажера «ПАРАШЮТИСТ» исполнение 4 ЛКИЮ. 161464.001-04, который реализует большинство признаков предлагаемого тренажера.

Источники информации:

1. Система парашютная десантная Д-6 серии 4. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 16920-80ТО

2. Система парашютная специального назначения Арбалет-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 600-99 ТО

3. Система парашютная специального назначения Арбалет-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 610-99 ТО

4. Приказ министра обороны Российской Федерации от 2 апреля 2001 г. №155 «Об утверждении наставления по парашютно-спасательной и десантной подготовке авиации Вооруженных сил Российской Федерации

5. Руководство по воздушно-десантной подготовке - Москва, АО «Красная Звезда», 2017 - 328 с.

6. Приказ Министра обороны РФ 26 мая 2003 г. №180 «Об утверждении курса парашютной подготовки в государственной авиации Российской Федерации»,

7. Сборник программ по парашютной подготовке авиации ДОСААФ России (СПП-2010)

8. Патент РФ №2267449 «Десантный тренажер», заявка 2002133860/11 от 25.05.2001, опубликовано 10.01.2006 Бюл. №1

9. Патент РФ №2470689 «Тренажер для парашютистов», заявка 2011145635/12 от 09.11.2011, опубликовано 27.12.2012 Бюл. №36

10. Патент РФ №2538996 «Тренажер парашютиста», заявка 2011153956/11 от 29.12.2011, опубликовано 10.01.2015 Бюл. №1

11. Патент РФ №2610261 «Динамический тренажер десантников-парашютистов», заявка 2015117130 от 05.05.2015, опубликовано 08.02.2017 Бюл. №4

12. Патент США, US № US 6000942 A «Parachute flight training simulator)), опубликовано 14.12.1999

13. Патент РФ №2653900 «Тренажер парашютиста-десантника и способ динамического сопровождения обучения на нем», заявка 2016149973 от 19.12.2016, опубликовано 15.05.2018 Бюл. №14

14. Патент №2712355 «Тренажер парашютиста», заявка 2019105097 от 25.02.2019, опубликовано 28.01.2020 Бюл. №4

15. Патент РФ №2713681 «Тренажер для отработки прыжков с парашютом (варианты)», заявка 2019119433 от 21.06.2019, опубликовано: 06.02.2020 Бюл. №4

16. Патент КНР № CN 108428399 A «Интерактивная система моделирования прыжков с парашютом», опубликовано 2018-08-21,

17. Патент КНР № CN 107492279 В «Тренажер прыжков с парашютом», опубликовано 2019-06-21,

18. Патент КНР №CN111223346 В «Кабина имитатора прыжков с парашютом и оборудование их реализующее», опубликовано 2021-03-16

19. Патент КНР № CN 110782732 В «Парашютный тренажер для обучения парашютному спорту», опубликовано 2021-06-08

20. Патент РФ №2769481 «Способ подготовки парашютистов на тренажере воздушно-десантной подготовки и устройство его реализующее», заявка 2021105722 от 04.03.2021, опубликовано 01.04.2022 Бюл. №10

Claims (1)

1. Устройство имитации прыжка с парашютом, отличающееся тем, что состоит из связанных между собой по локальной вычислительной сети рабочего места инструктора/преподавателя, содержащего микрофонную систему, управляющий компьютер, коммутатор, и от 2 до 24 рабочих мест обучаемых, каждое из которых содержит связанные между собой смонтированную на поверхности пола помещения раму тренажера, содержащую электроприводы, цепную передачу электроприводов и рамы тренажера с противовесами, регулируемую по высоте дорожку с движущимся полотном, шкаф управления, компьютер места обучаемого, видеокамеры, закрепленные на смонтированной на поверхности пола раме тренажера, ранец подвесной системы парашюта, содержащего звено ручного раскрытия основной парашютной системы и звено ручного раскрытия запасной парашютной системы, имитатора высотомера, очков виртуальной реальности, связанных с компьютером места обучаемого, закрепленной на смонтированной на поверхности пола раме тренажера рамы тренажера с противовесами, выполненными в виде генераторов воздушного потока, устройства фиксации спины тренируемого/обучаемого с приводом его вращения, закрепленных на раме тренажера с противовесами, колонки акустической системы, закрепленных на смонтированной на поверхности пола раме тренажера, рамы свободных концов и строп, содержащие каретки управления, свободные концы, звенья управления, стропы управления, выход управляющего компьютера рабочего места инструктора/преподавателя через коммутатор по локальной вычислительной сети соединен со входом компьютером места обучаемого, каждого из рабочих мест обучаемого, связанного по локальной вычислительной сети.

Images