Тренажер навчання водінню транспортних засобів

1 Тренажер навчання водінню транспортних засобів, що містить кабіну транспортного засобу з розташованими у ній імітаторами приладової'дошки, важелями керування і робочого місця того, якого навчають, датчики органів керування, зв'язані з входом моделюючого блока, виходи якого виконано сполученими з Імітаторами приладово') дошки, Із пристроєм візуалізаци, Із пультом інструктора, із блоком звукової інформації і з пристроями узгодження з органами керування, при цьому пульт інструктора сполучений додатковим зворотним зв'язком Із моделюючим блоком, який відрізняється тим, що тренажер додатково оснащений першим і другим комп'ютерами, дисплеєм, пристроєм зв'язку, блоком керування, блоком зв'язку, пристроєм ведення протоколу й імітатором динаміки кабіни, з'єднаним із згаданою кабіною за допомогою рухливого підвісного карданного вузла і не менше двох гідроприводів, при цьому моделю ючий блок виконаний у вигляді контролера, пристрій узгодження з органами керування виконано у вигляді плати ключів, а пристрій візуалізації' виконаний таким, що містить мультимедійний широкоформатний проектор і широкий екран, причому пристрій зв'язку, перший комп'ютер і блок зв'язку включені послідовно в електричне коло між контролером і мультимедійним широкоформатним проектором, виходи першого комп'ютера виконано сполученими з входами другого комп'ютера, блока звукової інформації, згаданого блока зв'язку й імітатором динаміки кабіни через модуль керування пдроприводами, виходи згаданого другого комп'ютера виконано сполученими з входами дисплея і пристрою ведення протоколу, виходи контролера з'єднані додатково з входами плати ключів, а виходи зазначеної плати ключів - із входами модуля керування гідроприводами і датчиками органів керування через згадані органи керування. 2 Тренажер навчання водінню транспортних засобів за п 1, який відрізняється тим, що контролер, плата ключів і модуль керування гідроприводами об'єднані у погоджувальний пристрій, а перший і другий комп'ютери об'єднані у обчислювальний пристрій О со Винахід відноситься до області навчання, зокрема, до засобів для навчання водіїв водінню транспортних засобів, наприклад, гусеничної техніки, а саме, до тренажерів. Тренажери призначені для формування і підтримки навиків водіїв транспортних засобів, наприклад, механіків-водіїв у керуванні танком, бойовими машинами десанту або піхоти, іншими гусеничними транспортними засобами в різних дорожніх умовах у стаціонарних умовах навчальних підрозділах або вищих навчальних закладах. Відомий тренажер навчання водінню транспортних засобів, що містить макет кабіни транспортного засобу з органами керування, модель транспортного засобу, що включає в себе пристрій моделювання його динаміки, модель двигуна згада ного транспортного засобу, тіньовий проектор, екран і пульт інструктора [1] Недоліками тренажера для навчання водіїв транспортних засобів є: однотипність і монотонність запропонованої дорожньої ситуації; велика трудність у зміні І різноманітності дорожніх ландшафтів; великі розміри приміщення і необхідність його затемнення при проведенні процесу навчання; складність механічних вузлів тренажера; дорожня ситуація, що зображується на екрані, змінюється поза залежністю від керуючих впливів того, якого навчають, на важелі керування; практично відсутній вплив викладача/інструктора на зміну дорожньої ситуації; відсутня можливість групового навчання. 41730 Найбільш близьким технічним рішенням, обраним за прототип, є тренажер навчання водінню транспортних засобів, що містить кабіну транспортного засобу з розташованими у ній імітаторами приладової дошки, важелями керування і робочого місця того, якого навчають, датчики органів керування, зв'язані з входом моделюючого блока, виходи якого зв'язані з імітаторами приладової дошки, із пристроєм візуалізації, із пультом інструктора, із блоком звукової інформації і з пристроями узгодження з органами керування, при цьому пульт інструктора зв'язаний додатковим зворотним зв'язком із моделюючим блоком [2]. Недоліками тренажера навчання водінню транспортних засобів, що обраний за прототип, є: однотипність І монотонність запропонованої дорожньої ситуації; велика трудність у зміні І різноманітності дорожніх ландшафтів, спотворювання при цьому лінійних і кутових характеристик елементів дорожньої обстановки в прийнятій системі візуалізації; складність механічних вузлів тренажера; практично відсутній вплив викладача/інструктора на зміну дорожньої ситуації, відсутність пристрою ведення протоколу водіння; відсутність пристроїв імітації реальних коливань корпуса транспортного засобу при імітації рухи; відсутня можливість групового навчання. Також до недоліків тренажера, обраного за прототип, можна віднести і те, що Імітатор візуальної' обстановки не може вірогідно моделювати дорожню ситуацію, моделюючий блок не забезпечує мінімально-необхідну різноманітність типових дорожньо-транспортних ситуацій, блок звукових ефектів не забезпечує імітацію шумів закабінних об'єктів, наприклад, роботи агрегатів бойового відділення, шумів бою при навчанні механіківводіїв бойових транспортних засобів (танків, бойових машин піхоти або бойових машин десанту, інших об'єктів військово1! гусеничної техніки). В основу винаходу поставлена задача шляхом усунення вищевказаних недоліків прототипу забезпечити умови навчання максимально наближені до реального. Суть винаходу в тренажері навчання водінню транспортних засобів, що містить кабіну транспортного засобу з розташованими у ній імітаторами приладової'дошки, важелями керування і робочого місця того, якого навчають, датчики органів керування, зв'язані з входом моделюючого блока, виходи якого зв'язані з імітаторами приладової дошки, із пристроєм візуалізаціі, із пультом інструктора, із блоком звукової інформації і з пристроями узгодження з органами керування, при цьому пульт інструктора зв'язаний додатковим зворотним зв'язком із моделюючим блоком, складається з того, що тренажер додатково оснащений першим і другим комп'ютерами, дисплеєм, пристроєм зв'язку, блоком керування, блоком зв'язку, пристроєм ведення протоколу й імітатором динаміки кабіни, з'єднаним із згаданою кабіною за допомогою рухливого підвісного карданного вузла і не менше двох гідроприводіз, при цьому моделюючий блок виконаний у вигляді контролера, пристрій узго дження з органами керування виконано у вигляді плати ключів, а пристрій візуалізації виконаний таким, що містить мультимедійний широкоформатний проектор і широкий екран, причому пристрій зв'язку, перший комп'ютер і блок зв'язку включені послідовно в електричне коло між контролером і мультимедійним широкоформатним проектором, виходи першого комп'ютера виконано сполученими з входами другого комп'ютера, блока звукової" інформації, згаданого блока зв'язку й імітатором динаміки кабіни через модуль керування гідроприводами, виходи згаданого другого комп'ютера виконано сполученими з входами дисплея і пристрою ведення протоколу, виходи контролера з'єднані додатково з входами плати ключів, а виходи зазначеної" плати ключів - із входами модуля керування пдроприводами і датчиками органів керування через згадані органи керування, контролер, плата ключів і модуль керування пдроприводами об'єднані у погоджувальний пристрій, а перший І другий комп'ютери об'єднані у обчислювальний пристрій. Досягнення суті винаходу дійсно можливо, тому що конструктивно можливо виготовити робоче місце того, якого навчають, а саме, кабіну транспортного засобу такою, що імітує відділення керування транспортного засобу, наприклад, відділення керування танка 1-12, в об'ємі, що необхідний для навчання водінню того або іншого транспортного засобу (відповідно до програми навчання). У кабіні конструктивно розташовуються важелі керування транспортним засобом і педалі, імітатори приладової дошки і засоби візуального спостереження за зовнішньою обстановкою (прилади спостереження). У кабіні встановлюється блок звукової інформації, зв'язаний із зовнішнім динаміком або динаміками, розташованими в шоломофоні того, якого навчають, при цьому згадані елементи звукової інформації виконані з'єднаними між собою і з виходом першого комп'ютера. Кабіну також конструктивно можливо виконати такої форми і розташувати на такій висоті, щоб забезпечити тому, якого навчають, відпрацьовування навиків по посадці і покиданню відділення керування транспортного засобу. Конструктивно і технологічно робоче місце того, якого навчають, (кабіну) можливо установити на імітаторі динаміки згаданої кабіни Імітатор динаміки кабши конструктивно можливо виконати у вигляді динамічно! платформи, що робить поздовжньо-кутові і поперечні коливання зі швидкостями і прискореннями, що наближені до реальних коливань корпуса транспортного засобу, наприклад, танка, під час руху останнього. При цьому конструктивно імітатор динаміки кабіни можна постачити рухливим підвісним карданним вузлом, не менше, ніж двома пдроприводами і модулем керування згаданими гідроприводами. Модуль керування гідроприводами конструктивно виконується сполученим електричними кабелями з виходами першого комп'ютера і плати ключів, а також із входом імітатора динаміки кабіни. Конструктивно перший комп'ютер можна виконати сполученим за допомогою електричних кабелів із пристроєм візуалізації через блок зв'язку, із блоком керування, з елементами погоджувального пристрою через контролер, із блоком звукової інфор 41730 маци, із дисплеєм і пристроєм ведення протоколу ВІДПОВІДНО ДО схеми на фіг 1 тренажер навчання водінню транспортних засобів містить кабічерез другий комп'ютер При цьому погоджувальну 1 із розташованими в ній імітаторами приладоний пристрій конструктивно виконують таким, що вої дошки 2, важелями керування 3 і педалями 4, містить з'єднані між собою контролер, плату клюробочим місцем 5 того, якого навчають, 6 При чів і модуль керування згаданими пдроприводами, цьому кабіна 1 виконана у вигляді точної копи віда обчислювальний пристрій виконують таким що ділення керування транспортним засобом напримістить перший і другий комп'ютери, з'єднані між клад, відділення керування танка Т-72, в об'ємі, що собою 3 метою усунення спотворювання ЛІНІЙНИХ І необхідний для навчання ВОДІННЮ ТОГО або іншого кутових характеристик елементів дорожньої обтранспортного засобу (відповідно до програми становки в прийнятій системі візуалізацм, пристрій навчання) Згадані важелі керування 3 і педалі 4 візуалізаци конструктивно виконують таким, що виконані зв'язаними з датчикам органів керуванмістить мультимедійний широкоформатний проекня Датчики 7 органів керування виконані сполучетор і широкий екран, при цьому той якого навчаними контролером 8 Виходи контролера 8 викоють, спостерігає за дорожньою обстановкою на нано безпосередньо сполученими входами пульта екрані через штатні прилади спостереження Тех9 інструктора, імітатора приладової дошки 2 і планологічно за допомогою комп'ютерів можливо зати ключів 10 При цьому пульт 9 інструктора викобезпечити зміну і різноманітність ландшафту, освінано сполученим додатковим зворотним зв'язком тленості траси (імітація водіння в різний час доби), із входом контролера 8 Вихід плати ключів 10 випогодних умов, імітацію закабінних шумів (звуки конано сполученим з датчиками 7 через важелі бою, розриви снарядів, удари бойових вражаючих керування З і педалі 4, а четвертий вихід контроелементів по корпусу транспортного засобу) і інше лера 8 виконаний сполученим через пристрій зв'яПорівняльний аналіз технічного рішення, що зку 11 із першим комп'ютером 12 До другого входу заявляється, із прототипом, показує, що тренажер згаданого першого комп'ютера 12 підключений для навчання водінню транспортних засобів що блок керування 13 Виходи першого комп'ютера 12 заявляється відрізняється тим, що тренажер довиконано сполученими за допомогою електричних датково постачений першим і другим комп'ютеракабелів 14 із блоком зв'язку 15 другим комп'ютеми, дисплеєм, пристроєм зв'язку, блоком керуванром 16, модулем 17 керування пдроприводами 18 і ня, блоком зв'язку, пристроєм ведення протоколу й блоком 19 звукової інформації Перший комп'ютер імітатором динаміки кабіни, з'єднаним із згаданою 12 і другий комп'ютер 16 об'єднані у обчислювалькабіною за допомогою рухливого ПІДВІСНОГО карний пристрій 20 Другий комп'ютер 16 обчислюваданного вузла і не менше двох пдроприводів, при льного пристрою 20 виконаний сполученим з вхоцьому моделюючий блок виконаний у вигляді кондом дисплея 21 і входом пристрою ведення прототролера, пристрій узгодження з органами керуванколу 22 Модуль 17 керування лдроприводами 18, ня виконано у вигляді плати ключів а пристрій у свою чергу, виконаний сполученим з імітатором візуалізаци виконаний таким, що містить мульти23 динаміки кабіни 1 Імітатор 23 динаміки кабіни 1 медійний широкоформатний проектор і широкий конструктивно містить не менше двох пдропривоекран, причому пристрій зв'язку, перший комп'ютер дів 18 і рухливий ПІДВІСНИЙ карданний вузол 24 і блок зв'язку включені послідовно в електричне Імітатор 23 динаміки кабіни 1 з'єднаний із кабіною коло між контролером і мультимедійним широко1 у й задній частині за допомогою рухливого ПІДВІформатним проектором, виходи першого комп'юСНОГО карданного вузла 24, а в передній частині тера виконано сполученими з входами другого через згадані два пдропривода 18 Згадані пдрокомп'ютера, блока звукової інформації, згаданого приводи 18 і рухливий ПІДВІСНИЙ карданний вузол блока зв'язку й імітатором динаміки кабіни черезмодуль керування пдроприводами, виходи згада24 забезпечують кабіні 1 (разом із тим, якого навчають 6 і який знаходиться в зазначеній кабіні 1) ного другого комп'ютера виконано сполученими з можливість робити поздовжньо-кутові і поперечні входами дисплея і пристрою ведення протоколу, коливання зі швидкостями і прискореннями, що виходи контролера з'єднані додатково з входами наближені до реальних коливань корпуса трансплати ключів а виходи зазначеної плати ключів - із портного засобу, наприклад, танка під час руху входами модуля керування пдроприводами і датостаннього Згаданий блок зв'язку 15 виконаний чиками органів керування через згадані органи сполученим з пристроєм візуалізаци 25, а саме, із керування, контролер, плата ключів і модуль керумультимедійним широкоформатним проектором вання пдроприводами об'єднані у погоджувальний 26 Пристрій візуалізацм 25 містить також широкий пристрій а перший і другий комп'ютери об'єднані у екран 27 Той якого навчають 6, спостерігає за обчислювальний пристрій дорожньою обстановкою, що відображається за Таким чином тренажер навчання водінню допомогою проектора 26 на екрані 27, крізь штатні транспортних засобів що заявляється, відповідає прилади спостереження 28, що встановлені в какритерію винаходу «новизна» біні 1 Контролер 8, плата ключів 10 і модуль 17 Сутність винаходу пояснюється за допомогою керування пдроприводами 18 об'єднані в погоджуілюстрацій де на фіг 1 наведена блок-схема тревальний пристрій 29, причому вихід плати ключів нажера навчання водінню транспортних засобів 10 виконаний з'єднаним з одним із входів модуля що заявляється, на фіг 2 показаний загальний 17 керування пдроприводами 18 Пульт 9 інструквигляд тренажера на виду зверху, на фіг 3 покатора з дисплеєм 21 і з контрольно-вимірювальзаний загальний вигляд тренажера на виду збоку, ними приладами розміщається на містку ЗО, пона фіг 4 наведена конструктивно-компонувальна стаченому сходами 31 (див фіг 2 і фіг 3) Кабіна 1 схема імітатора динаміки кабіни оснащується динаміком 32, який може бути роз 41730 ташований як усередині відділення керування, так і в шоломофоні 33 того, якого навчають 6 (див. фіг. 1 І фіг. 4). Тренажер навчання водінню транспортних засобів працює наступним чином. Той, якого навчають 6 (наприклад, по програмі навчання механіка-водія танка Т-72 або іншого гусеничного транспортного засобу) займає положення біля макету кабіни 1 (наприклад, передньої частини танка Т-72, де знаходиться відділення керування). Інструктор піднімається по сходам 31 на місток 30 і займає місце за пультом керування 9 який оснащено дисплеєм 21 і контрольновимірювальними приладами, аналогічними тим, що знаходяться в макеті кабіни 1. За командою інструктора той, якого навчають 6 одягає шоломофон 33 і займає робоче місце 5 у кабіні 1, що імітує відділення керування транспортного засобу, наприклад, танка Т-72 (див фіг. 1 і фіг. 4). При цьому відпрацьовуються тимчасові нормативи по посадці в транспортний засіб. Інструктор за допомогою пульта 9 керування вмикає контролер 8 погоджувального пристрою 29 (див. фіг. 1) Сигнал з пульта 9 через вхід контролера 8 подається на імітатор приладової дошки 2, що розміщена в кабіні 1, і на пристрій зв'язку 1 1 . 3 пристрою зв'язку 11 керуючий сигнал подається на обчислювальний пристрій 20, а саме, на перший комп'ютер 12. Комп'ютер 12 відпрацьовує програму моделювання дорожньої ситуації і динаміку зміни профілю поверхні траси водіння. Програмне забезпечення моделювання дорожньої ситуації перший комп'ютер 12 подає на мультимедійний широкоформатний проектор 26 через блок зв'язку 15, а програмне забезпечення моделювання динаміки зміни профілю поверхні траси водіння першій комп'ютер 12 подає на модуль 17 керування гідроприводами 18. Таким чином на екрані 27 відображається дорожня ситуація, а модуль 17 керування гідроприводами 18 забезпечує спрацьовування імітатора 23 динаміки кабіни 1, який через рухливий підвісили карданний вузол 24 і гідроприводи 18 надає кабіні 1 поздовжньо-кутові, поперечно-кутові і вертикальні коливання робочого місця 5 того, якого навчають 6, відповідно до зміни профілю траси водіння. Той, якого навчають 6, за командою інструктора «запускає» двигун, при цьому блок звуково) інформації 19 відтворює звук сигналу, мастилонакачуючого насосу, стартера і працюючого двигуна, наприклад, за допомогою динаміка 32, що розташований усередині відділення керування транспортним засобом. Перший комп'ютер 12 через блок зв'язку 15 (а через другий комп'ютер 16 - на дисплей 21) видає на мультимедійний широкоформатний проектор 26 програмне забезпечення у виді кольорової графічної моделі траси водіння і дорожньої обстановки. Той, якого навчають 6, спостерігає за зміною дорожньої обстановки крізь прилади спостереження 28 (див. фіг 4) і коректує рух транспортного засобу за допомогою важелів 3 і педалей 4 При переміщенні важелів 3 і педалей 4, у блоці датчиків 7 виробляється керуючий сигнал f, ще надходить у контролер 8 погоджувального пристрою 29, який моделює транспортний засіб і його агрегати У результаті моделювання в контролері 8 8 реалізуються параметри руху транспортного засобу (швидкість, курс, коливання корпуса), а також параметри, що визначають функціонування окремих систем і агрегатів транспортного засобу. Сигнали, що відповідають цим параметрам, надходять із контролера 8 на вхід імітатора приладової дошки 2, де перетворюються в показання відповідних імітаторів приладів Таким чином формується приладова Інформація про роботу транспортного засобу У платі ключів 10 утворюються сигнали, що відповідають зусиллям на органах керування 3 і 4. У блоці 19 звукової інформації утворюються сигнали, що відповідають, наприклад, звуку роботи двигуна, звуку бою, ударам бойових вражаючих елементів по корпусу транспортного засобу, а в модулі 17 керування гідроприводами 18 утворюються сигнали, що відповідають профілю траси водіння. За допомогою блока керування 13 інструктор вводить у комп'ютер 12 графічну інформацію щодо ландшафту і дорожньої ситуації, після чого комп'ютери 12 і 16 обчислювального пристрою 20 моделюють для того, якого навчають 6, дорожню ситуацію в динаміці її розвитку. Це програмне забезпечення видається на екран 27 і на дисплей 21 інструктора. Водночас перший комп'ютер 12 моделює динаміку зміни профілю поверхні траси водіння І через модуль 17 керування гідроприводами 18 приводить э дію імітатор 23 динаміки кабіни 1, який через рухливий ПІДВІСНИЙ карданний вузол 24 і гідроприводи 18 надає кабіні 1 поздовжньо-кутові, поперечно-кутові І вертикальні коливання робочого місця 5 того, якого навчають 6, відповідно до зміни профілю траси водіння. За допомогою блока керування 13 і першого комп'ютера 12 можливо з великою вірогідністю передавати для зорового сприйняття того, якого навчають 6, зміну погодних умов (у вигляді крапель дощу або сніжинок, що падають на засклиння приладу спостереження 28, водіння з приладом нічного бачення, у тумані), роботу регулювальника, світлофора, рух зустрічних і побіжних транспортних засобів, імітацію вибухів на полі бою, наїзд на стовпи, дерева, спорудження й інше Також можливе моделювання різних ситуацій на дорозі включаючи аварійні. Система візуалізаціґ, у яку входять пристрій візуалізаціі 25 обчислювальний пристрій 20, дозволяє змоделювати зовнішню зорову інформацію щодо руху транспортного засобу із широким кутом зору без спотворювання лінійних і кутових характеристик елементів дорожньої обстановки, на підставі котрої той, якого навчають 6, робить відповідні (адекватні) дорожній обстановці операції" з органами керування 3 і 4 транспортним засобом. Згадані органи керування 3 і 4, у свою чергу, через датчики 7 і контролер 8 передають дані щодо зміни положення органів керування 3 і 4 до комп'ютера 12, який виконує обробку зазначеної" інформації1 (керуючого сигналу f) і зв'язує її з фактичною дорожньо-транспортною ситуацією на екрані дисплея 21 і на екрані 27 пристрою візуалізацм" 25 Зміна ситуації на трасі водіння робиться за допомогою передачі зазначеної інформації на екран 27 за допомогою мультимедійного широкоформатного проектора 26, підключеного до першого комп'ютера 12 через блок зв'язку 15, за допомогою програмного 41730 забезпечення у виді кольорової графічної моделі траси водіння І дорожньої обстановки Зміна (у відповідності до змін у дорожньо-транспортній ситуації) коливань транспортного засобу і звукової інформації робиться, відповідно, за допомогою імітатора 23 динаміки кабіни 1 (через модуль 17 керування гідроприводами 18) і за допомогою блока 19 звукової інформації (через динамік 32 І навушники шоломофона 33), підключених до згаданого комп'ютера 12. Весь процес навчання (швидкість руху, помилки у техніці водіння) записується пристроєм ведення протоколу 22, підключеного до другого комп'ютера 16 з виданням підсумкової оцінки у вигляді протоколу на екрані дисплею 21. Припинення процесу навчання робиться в зворотному (викладеному вище) порядку. Той, якого навчають 6, за командою інструктора «заглушує» двигун, при цьому блок звукової інформації 19 відтворює звук двигуна, що виключається. Далі за командою інструктора той, якого навчають 6, покидає відділення керування транспортним засобом (кабіну 1). При цьому відпрацьовуються нормативи щодо покидання транспортного засобу (висадці з машини). По завершенню програми навчання інструктор робить розбір помилок, що зробив той, якого навчають 6, за допомогою відтворення запису, зробленого за допомогою пристрою ведення протоколу 22. На цьому процес навчання на тренажері закінчується. Підвищення ефективності застосування тренажера навчання водінню транспортних засобів у порівнянні з прототипом досягається за рахунок поліпшення якості навчання й економи' при цьому паливно-мастильних матеріалів і моторесурсу техніки. Також підвищення ефективності застосування тренажера полягає в підвищенні вірогідності графічної моделі дорожньо-транспортної ситуації, що відображає дорожню обстановку без спотворювання лінійних і кутових характеристик її елементів і використанню імітатора динаміки кабіни динамічної платформи, що забезпечує поздовжньо-кутові, поперєчно-кутові і вертикальні коливання кабіни в районі робочого місця того, якого навчають, Із швидкостями і прискореннями, максимально наближеними до реальних коливань корпуса транспортного засобу під час руху Джерела інформації1 1. Автомобильный тренажер АТ-70. Прага, 1971, стор. 100-103 - аналог 2 А А.Мельник «Тренажеры для обучения водителей», издательство «Техника», Киев, 1973, стор 12-15 - прототип ФІГ. 1 Фіг. 2 Фіг. З Фіг. 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім'ї Хохлових, 15, м. Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90