Обучающее устройство

Полезная модель относится к области космической техники и может применяться на тренажерах пилотируемых космических аппаратов (ПКА), оборудованных электронными системами отображения и оптическими средствами наблюдения.
Известно обучающее устройство, описанное как полезная модель Положительное решение о выдаче свидетельства на полезную модель от 27.05.2003г. по заявке 2003111647 от 29.04.2003года. Авторы : А.Ф.Еремин и др. Данная полезная модель принимается за прототип . Приведенное обучающее устройство позволяет производить обучение космонавтов управлению космическим кораблем в штатных и нештатных ситуациях, где в качестве электронной системы отображения используется пульт космонавта «Нептун-МЭ.
Однако , это обучающее устройство не позволяет обучать космонавтов управлению космическим кораблем в штатных и нештатных ситуациях по оптическому визиру, называемому визир специальный космонавта (В С К) в режимах расстыковки от международной космической станции (МКС) и ориентации на Землю по В G К на самом ответственном и важном участке полета космонавтов -участке подготовки к спуску от расстыковки со станцией до выдачи тормозного импульса.
Целью предлагаемой полезной модели является обеспечение обучения космонавтов управлению космическим кораблем по визуальному изображению Земли и станции в оптических средствах наблюдения .
Поставленная цель достигается тем, что к обучающему устройству прототипу дополнительно вводятся ручка управления ориентацией (РУО), интерфейсный блок, генератор изображения Земли и станции МКС, маршрутизатор, контактные кольца, имитатор В С К .
На фиг. 1 представлена структурная схема обучающего устройства . Па фиг. 1 обозначены :
2- модель системы управления бортовым комплексом ;
3- модель движения космического корабля;
4- модель датчиков;
5- ручка управления ;
6- модель системы управления движением ;
7- модель исполнительных органов ;
8- пульт контроля и управления тренировкой .
9-ручка управления ориентацией (РУО); 10- интерфейсный блок;
11-генератор изображения Земли и станции МКС;
12-маршрутизатор;
13-контактные кольца;
14-имитатор век.
Обучающее устройство содержит модель движения 3 , второй выход которой соединен с первым входом модели датчиков 4 , третий выход которой соединен с первым входом модели системы управления движением 6, третий выход которой соединен с первым входом модели системы исполнительных органов 7 , второй выход которой соединен с третьим входом модели движения космического корабля 3 , первый выход которой соединен с первым входом космического навигационного индикатора 1, второй выход которого соединен с первым входом модели системы управления бортовым комплексом 2, которая вторым выходом соединена с параллельно соединенными со вторым входом модели датчиков 4 , с четвертым входом модели системы управления движения 6 , с третьим входом модели системы исполнительных органов 7 ,а ручка управления 5 подключена ко второму входу модели системы управления движением 6. Второй выход пульта контроля  и управления тренировкой 8 подключен к третьему входу модели системы управления бортовым комплексом 2 , а первый вход пульта контроля и управления тренировкой 8 соединен с третьим выходом космического навигационного индикатора 1 , третий выход пульта контроля и управления тренировкой 8 соединен с четвертым входом модели движения 3, пятый выход которой соединен с интерфейсным блоком 10, выход которого соединен с первым входом генератора изображения Земли и станции МКС 11 , третий выход которого соединен с третьим входом маршрутизатора 12, первый выход которого соединен со входом контактных колец 13,выход которых соединен со входом имитатора В С К 14, а второй выход маршрутизатора 12 соединен с четвертым входом пульта контроля и управления тренировкой 8, пятый выход которого соединен со вторым входом генератора изображения Земли и станции МКС 11, а ручка управления ориентацией (РУО) 9 соединена с пятым входом системы управления движением 6.
в интерфейсном блоке 10, куда поступают параметры управления изображениями Земли и станцией М К С из модели движения 3 и параметры матрицы с пульта контроля и управления тренировкой 8, производится перепроектирование параметров управления изображениями Земли и станцией М К С из системы координат , в которых были определены объекты Земли и станции в систему координат генерации изображения Земли и станции в плоскости наблюдателя. Для этого в интерфейсном блоке 10 производится векторное преобразование следующего вида:
R R  М  упр м  )
где: Rynp- вектор управления изображениями Земли и станции,
RM- вектор положения изображениями Земли и станции в системе координат, принятой в модели движения,
М-матрица преобразования положения изображениями Земли и станции в системе координат, принятой в модели движения, в систему координат плоскости наблюдателя.
Генератор изображения Земли и станции 11 включает библиотеку объектов Земли с облачностью и горизонтом, конфигурацию станции МКС; библиотеку текстуры; геометрическое и растровое преобразования; преобразователь цифровых атрибутов пикселов в аналоговые сигналы RGB. На вход генератора изображения Земли и станции 11 поступают управляющие сигналы с интерфейсного блока 10 и задание сценариев изображения Земли и станции с пульта контроля и управления тренировкой 8; на выходе генератора изображения Земли и станции получаем RGB-сигнал, который поступает в маршрутизатор 12,который усиливает и разделяет этот сигнал в два адреса: один сигнал поступает на имитатор визира космонавта В С К 14,который находится в кабине центрифуги (рабочее место космонавта), расположенной в трехстепенном карданном подвесе, другой сигнал поступает на ЖК-монитор , расположенный на пульте контроля и управления тренировкой и служащий для контроля деятельности космонавта.
Имитатор век, расположенный в кабине центрифуги на динамическом рабочем месте космонавта, состоит из лицевой панели В С К и ЖКмонитора. Над лицевой панелью кабинной части визира щтатно расположены четыре рукоятки управления механизмами визира, обеспечивающих имитацию соответствующих режимов работы щтатного прибора. Космонавт управляет транспортным кораблем при расстыковке со станцией, наблюдая изображение станции в центральном поле зрения век (рис 2 ), а в режиме ориентации транспортного корабля « СОЮЗТМА на Землю космонавт управляет кораблем по крену и тангажу по периферийным полям зрения В С К ,по курсу управление производит по
центральному полю зрения (рис 3 ). Крепление имитатора в кабине центрифуги обеспечивает безопасность оператора при радиальной перегрузке до 15g.
Передача изображения Земли и станции М К С во вращающуюся кабину центрифуги на имитатор В С К производится с помощью контактных колец, при этом обеспечивается качество передаваемого RGB-сигнала.
Блоки 10,11,12 выполнены на универсальных вычислителях типа Pentium-3(4).
Обучающее устройство разработано и реализовано в 2002 году в виде динамического тренажера спуска транспортного корабля  Союз- ТМА  на базе центрифуги ЦФ- 18 в РГЫРШЦПК им. Ю.А.Гагарина и в настоящее время на нем проводятся обучение, подготовка космонавтов по международной программе МКС и доработка тренажера в части имитации изображения Земли и станции в визире космонавта В С К на участке подготовки к спуску транспортного корабля СОЮЗ-ТМА от расстыковки со станцией МКС до выдачи тормозного импульса.
Авторы: Еремин А.Ф. Суворов А.П. Чудинов А.П. ерехов В .В.