ТРЕХСТЕПЕННАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ ПЛАТФОРМА

Изобретение относится к области тренажеростроения, а именно - к тренажерам транспортных средств.
Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели трехстепенной динамической платформы тренажера объективен и проявляется, при использовании данной платформы, для обеспечения перемещения кабины с обучаемыми в продольной плоскости (тангаж), поперечной плоскости (крен) и вращения кабины с обучаемыми вокруг оси (т.е. три независимых перемещения обеспечивают имитацию перемещения рабочих мест реальной машины по трем степеням свободы).
Данные перемещения обеспечивают два частотно-управляемых электродвигателя, с помощью двух кривошипно-шатунных механизмов и частотно-управляемый электродвигатель опорно-поворотного устройства. Тем самым имитируются физические воздействия на обучаемых, адекватные физическим воздействиям на рабочие места в реальной машине.
Патентный поиск в ФИПС и анализ существующих аналогов позволяет сделать вывод, что существующие динамические платформы тренажеров подразделяются на два вида: с электрическими и гидравлическими приводами. В предлагаемой трехстепенной динамической платформе тренажера перемещение установочного диска опорно-поворотного устройства осуществляется по трем независимым степеням свободы от сигналов, поступающих от ЭВМ, в реальном режиме времени.
Известна динамическая платформа, используемая в тренажере транспортного средства, содержащая динамическую опору, расположенную на раме и соединенную при помощи шарнирно-рычажных механизмов с движителями, разгруженными в нейтральном положении двумя упругими элементами, выполненными в виде торсионов, при этом каждая из двух вершин треугольной платформы, через шарнирно-рычажный механизм, соединена с отдельным движителем, закрепленным на раме, а третья вершина платформы непосредственно
соединена с рамой через двухстепенной шарнир. Движители, в данной конструкции опоры, выполнены в виде гидроцилиндров (патент РФ на полезную модель №31869, опубл. 27.08.2003 г.).
Однако, наличие двух торсионов и использование в качестве движителей гидроприводов усложняет конструкцию платформы.
Из динамических платформ с гидроприводами также известна система подвижности тренажера транспортного средства, содержащая неподвижное основание с опорами, три гидроцилиндра, шарнирно соединенных штоками с подвижной рамой, три направляющих, механически соединенные на концах с опорами. Направляющие выполнены с возможностью поворота вокруг своей продольной оси и размещены на основании так, что две направляющие параллельны между собой, а третья перпендикулярна и равноудалена по отношению к первым двум, причем основания корпусов гидроцилиндров установлены на направляющих. Имеются также три кривошипно-ползунных механизма, концы рычагов которых соединены шарнирно с ползунами и штоками гидроцилиндров, а концы кривошипов соединены, шарнирно, с основанием корпусов гидроцилиндров и средней частью рычагов (патент РФ на изобретение №1828295, опубл.10.07.1996 г.).
Недостатком данной конструкции динамической платформы являются значительные размеры системы кинематики по отношению к размерам кабины тренажера, необходимость специального помещения, наличие электрогидроприводов.
Наиболее близким прототипом динамической платформы с электроприводами является платформа тренажера танка (htpp//www.morozov.com.ua/rus2004, сайт предприятия «Харьковское конструкторское бюро по машиностроению им. А.А.Морозова») который содержит неподвижную станину и подвижную установочную площадку, шарнирно установленную на балке. Балка закреплена на подвижном конце торсиона.
В данной конструкции, в нейтральном положении торсиона, управление электроприводами способствует перемещению установочной площадки, только по крену и тангажу, вокруг точки (вокруг места крепления балки и установочной площадки), однако при этом вертикальная составляющая перемещений незначительна
и равна h=1см* sinα, где 1 см - расстояние между шарнирами балки и шатуна, α-угол тангажа. Имитация полной вертикальной составляющей тангажа воспроизводится радиальным перемещением балки, что сопровождается линейным смещением рабочего места обучаемого Δх=1б* (соsмин-соsмакс) не адекватным смещению в реальной машине, где 1б - длина балки, мин и макс - углы отрицательного и положительного тангажа, соответственно. Следствием принятой конструкции являются значительные угловые перемещения шатунов в шарнирных соединениях.
В предлагаемом изобретении, трехстепенной динамической платформе тренажера, решаются не только вышеперечисленные технические вопросы но и добавляется еще одна степень свободы - вращение кабины с обучаемыми вокруг оси, что позволяет использовать платформу в конструкциях как одиночных, так и комплексных тренажеров различных модификаций, применяемых для обучения экипажа.
Принцип работы трехстепенной динамической платформы тренажера и состав ее иллюстрирует фиг.1. Установочный диск опорно-поворотного устройства 14, расположен на подвижной балке 6, которая закреплена на концах вращающегося вала 3, установленного в опорной балке 5, соединенной с разгрузочным торсионным валом 7 и перемещающийся по трем независимым степеням свободы. Данные перемещения обеспечивают два частотно-управляемых мотор-редуктора 8, с помощью двух кривошипно-шатунных механизмов 11 и частотно-управляемый электродвигатель 9. Все механизмы закреплены на сварной станине 2.
Работа трехстепенной динамической платформы происходит следующим образом. При поступлении от программного комплекса тренажера (на рисунке не показан) сигнала, пропорционального пространственной ориентации имитируемого отделения транспортного средства (для танка-корпуса и башни) частотно-управляемые электродвигатели, с помощью механизмов кривошипно-шатунной группы, и частотно-управляемого электродвигателя опорно-поворотного устройства изменяют ориентацию установочной рамы в пространстве в следующих диапазонах:
1. Перемещение в продольной плоскости (тангаж):
- вниз
18°±1°,
- вверх
8°±1°;
2. Перемещение в поперечной плоскости (крен):
- влево
18°±1°,
- вправо
18°±1°;
3. Угловая скорость перемещения
в поперечной и продольной плоскостях:
40%;
4.Частота вращения установочного диска
опорно-поворотного устройства (по всем диапазонам углов) 12 об/мин
Что и позволяет обеспечивать процесс обучения экипажа в условиях максимально приближенных к обучению на реальной машине.
В качестве реальной машины может быть как наземное, так и воздушное транспортное средство.
Исследование на патентную чистоту изделия трехстепенная динамическая платформа.
I. Патентный поиск в ФИПС
Патентный поиск проведен по СССР и по Российской Федерации на период с 1994 года по 2008 год.
II. Результаты поиска
№п/п
Регистрационный номер
Наименование
1.
SU1365109 A1 G09B9/048
Г.А.Трофимов, В.Е.Алексеев Устройство имитации условий движения транспортного средства для тренажера
2.
SU1471211A1 G09B9/04
В.П.Барабенов, Ю.И.Баран, А.А.Гудин, А.А.Денисов, Н.А.Надев, С.А.Осипов, А.С.Сорокин, Н.В.Суханов Тренажер гусеничной машины
3.
SU1153341 A1 G09B9/04
В.Б.Кривоносов, Н.П.Поезд, Ю.Н.Спичек, В.И.Филиппов Устройство управления движением кабины тренажера
4.
SU1817126 A1 G09B9/06
А.В.Алексеев, М.Я.Елинсон, A.M.Тульцев, А.Ю.Сафонов Имитатор палубы тренажера для подготовки рулевых
5.
SU1828295 A1 G09B9/08
Б.С.Тихомиров, М.В.Осипов, В.Н.Прошкин Система подвижности тренажера транспортного средств
6.
SU1239741 A1 G09B9/20
Е.С.Микульский, О.Н.Орлов, А.Ф.Перепечко, М.А.Николаев, А.П.Сакун Устройство для управления транспортными средствам
7.
RU2190256 C1 G09B9/04
А.А.Филиппов, Н.Д.Алешечкин, А.А.Радин Компьютерный тренажер начальной подготовки механика-водителя
8.
RU2165646 C1 G09B9/04
B.C.Москалев, Н.Д.Алешечкин Устройство для моделирования движения гусеничной машины
Наиболее близким к данному изделию является описание изобретения на динамическую платформу тренажера гусеничной машины SU1471211 A1. В данном изобретении применена динамическая платформа, управляемая гидроцилиндрами.