СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ И ВИДЕОРЕГИСТРАЦИИ СКАФАНДРА ДЛЯ ТРЕНИРОВОК КОСМОНАВТОВ В ГИДРОСРЕДЕ

Полезная модель относится к устройствам для тренировок космонавтов к выходу в космическое пространство, предназначенных для работы в условиях гидросреды, и может быть применена при проведении тренировок на тренажерах, имитирующих различные факторы космического полета.
Известны скафандры для выхода космонавтов в космическое пространство: Абрамов И.П., Северин Г.И., Стоклицкий А.Ю., Шарипов Р.Х., «Скафандры и системы для работы в открытом космосе» - М.: Машиностроение, 1984; Абрамов И.П., Дудник М.Н., «Космические скафандры России» - М.: НПП «Звезда», 2005. Известен «Скафандр для тренировки космонавта к выходу в космическое пространство» (Авторское свидетельство СССР №1785192 - 1988 г.). В конструкции данного скафандра не предусмотрено индивидуального освещения зоны работы космонавта и видеорегистрации деятельности оператора.
В качестве прототипа выбран «Скафандр для тренировки космонавтов к выходу в космическое пространство» (Патент на полезную модель №97341 - 2010 г.). Скафандр в комплекте, состоящий из кирасы, оболочек рук и ног, верхней одежды оболочек рук и ног, системы жизнеобеспечения, стационарных грузов, крана аварийной подачи воздуха, регулятора избыточного давления, а также кожуха с иллюминатором, на котором установлены макеты светильников. Недостатками прототипа является то, что скафандр имеет ограниченные функциональные возможности и не позволяет осуществлять тренировки космонавтов при недостаточной освещенности рабочей зоны оператора и макетов модулей космических объектов в условиях гидросреды, а также не позволяет осуществлять видеофиксацию работы оператора, с целью контроля точности и качества деятельности космонавта.
Для проведения тренировки к выходу в космическое пространство космонавт (оператор) размещается в скафандре и погружается в гидробассейн для выполнения операций внекорабельной деятельности в соответствии с утвержденной циклограммой. Освещение макетов космических объектов, размещенных в гидробассейне, осуществляется через иллюминаторы с помощью прожекторов расположенных с наружной стороны гидробассейна. При этом отдельные части макетов (особенно внутренние) могут иметь недостаточное освещение и затемнение поверхности, что затрудняет проведение тренировок космонавтов с необходимым качеством. Видеофиксация процесса тренировки осуществляется водолазом, находящимся в гидробассейне, посредством переносной видео- и фотокамер. При этом видеооператор должен фиксировать общий план проведения тренировки, а также рабочую зону деятельности космонавта. Вследствие этого, видеофиксация рабочей зоны деятельности космонавта осуществляется не в полном объеме, а для оценки точности и качества выполнения операций внекорабельной деятельности необходимо иметь полную информацию. Существующие скафандры для тренировок космонавтов в гидросреде имеют ограниченные функциональные возможности, не позволяют обеспечить контроль за качеством деятельности космонавтов при недостаточной освещенности рабочей зоны космонавта.
Для проведения тренировок космонавтов к выходу в космическое пространство и отработки операций внекорабельной деятельности с высоким качеством и эффективностью необходимо расширить функциональные возможности скафандра, создать условия освещенности рабочей зоны оператора, позволяющие осуществлять контроль точности и качества деятельности космонавта, что позволит повысить эффективность проведения тренировок.
Для достижения поставленной цели в скафандр введены видеокамера и светильник, закрепленные на боковых поверхностях кожуха с иллюминатором, связанных через кабель-фал с блоком питания, видеорегистратором, монитором и пультом управления. При этом первый, второй и третий выходы пульта управления связаны с первым, вторым и третьим входами блока питания, выход блока питания, посредством электрического кабеля, подключен к входам видеокамеры и светильника. Информационный выход видеокамеры, посредством видеокабеля, подключен к входу видеорегистратора, выход которого связан с входом монитора. Электрическое питание на видеорегистратор и монитор подается автономно, а включение и выключение осуществляется с помощью органов управления, расположенных на этих приборах.
Структурная схема системы освещения и видеорегистрации скафандра для тренировок космонавтов в гидросреде представлена на фигуре и включает в себя:
1 - скафандр в комплекте, 2 - кожух с иллюминатором, 3 - светильник, 4 - видеокамера, 5 - блок питания, 6 - видеорегистратор, 7 - монитор, 8 - пульт управления, 9 - электрический кабель, 10 - видеокабель, 11 - кабель-фал.
Скафандр 1 в комплекте, состоящий из кирасы, оболочек рук и ног, верхней одежды оболочек рук и ног, системы жизнеобеспечения, стационарных грузов, крана аварийной подачи воздуха, регулятора избыточного давления. Скафандр предназначен для проведения тренировок космонавтов в условиях гидросреды с целью отработки операций внекорабельной деятельности, а также испытаний оборудования и различных технических средств.
Кожух с иллюминатором 2 выполнен заодно с кирасой и изготовлен из того же материала. Остекление передней полусферы состоит из основного иллюминатора, дополнительного защитного стекла и светофильтра. В верхней части шлема установлен дополнительный иллюминатор, выполненный так же, как основной и предназначен для увеличения обзора вверх.
Светильник 3 закреплен на кожухе 2 на уровне иллюминатора, направлен на рабочую зону космонавта и предназначен для создания необходимых условий ее освещенности. Светильник должен иметь герметичное исполнение с рабочей глубиной использования не менее 15 м, напряжением питания не более 12 В. Светильник посредством электрического кабеля 9, расположенного в кабель-фале 11, соединяется с блоком питания 5.
Видеокамера 4 закреплена на кожухе 2 на уровне иллюминатора, направлена в сторону рабочей зоны и предназначена для съемки деятельности оператора и передачи видеосигнала на видеорегистратор 6 и монитор 7. Видеокамера должна иметь герметичное исполнение с рабочей глубиной использования не менее 15 м и напряжением питания не более 12 В. Видеокамера посредством электрического кабеля 9, расположенного в кабель-фале 11, соединяется с блоком питания 5, а посредством видеокабеля (также расположенного в кабель-фале 11) - с видеорегистратором 6.
Блок питания 5 предназначен для электрического питания светильника 3 и видеокамеры 4. Конструктивно блок питания выполняется в виде отдельного элемента. На первый, второй и третий входы блока питания подаются сигналы с первого, второго и третьего выходов пульта управления 8 на включение видеокамеры, светильника, регулировку яркости светильника соответственно. Выходные сигналы блока питания, посредством электрического кабеля 9, расположенного в кабель-фале 11, подаются на видеокамеру и светильник.
Видеорегистратор 6 предназначен для приема и записи видеосигнала, поступающего с видеокамеры 4, посредством видеокабеля 10, расположенного в кабель-фале 11, на встроенный жесткий диск и телетрансляции его на монитор 6. В качестве видеорегистратора может использоваться промышленно выпускаемый прибор. Видеорегистратор должен иметь функцию перезаписи с жесткого диска на DVD-диски. Видеосигнал с видеорегистратора поступает на монитор 7.
Монитор 7 получает видеосигнал от видеорегистратора 6 и предназначен для телетрансляции деятельности оператора, получения видеоинформации о работе космонавта, с целью контроля точности и качества его деятельности, а также контроля качества изображения от видеокамеры 4. В качестве монитора 7 могут быть использованы промышленно выпускаемые телевизионные приемники, мониторы.
Пульт управления 8 предназначен для формирования сигналов на включение видеокамеры 4, светильника 3, регулировку яркости светильника. На пульте управления должны быть размещены соответствующие органы управления. Выходные сигналы пульта управления подаются на блок питания 5. Конструктивно пульт управления может быть выполнен в виде набора тумблеров, кнопок, клавиш, потенциометров. Пульт 8 может быть выполнен в виде отдельного блока или может быть совмещен с блоком питания.
Электрический кабель 9 располагается в кабель-фале 11 и предназначен для передачи электрического сигнала от блока питания 5 к видеокамере 4 и светильнику 3. Электрический кабель должен иметь герметичное исполнение.
Видеокабель 10 располагается в кабель-фале 11 и предназначен для передачи видеосигнала от видеокамеры 4 к видеорегистратору 6 и монитору 7. Видеокабель должен иметь герметичное исполнение.
Кабель-фал 11 предназначен для связи систем скафандра с системами, расположенными вне гидробассейна и обеспечивающими работу скафандровых систем, которые не существенны для данного технического решения и не отражены на фигуре. Кабель-фал обеспечивает электрические и пневматические связи. По кабель-фалу 11 проложены видеокабель 10 и электрический кабель 9, соединяющие блок питания 5 со светильником 3 и видеокамерой 4, и видеорегистратор 6 с видеокамерой 4. В качестве кабель-фала 11 может быть применен фал, стандартно изготавливаемый для гидромакетов скафандров, в котором дополнительно проложены видеокабель 10 и электрический кабель 9.
Система функционирует следующим образом.
Космонавт (оператор) размещается в скафандре 1 и погружается в гидробассейн для проведения тренировки к выходу в космическое пространство и выполнения операций внекорабельной деятельности в условиях гидросреды. Светильник 3 и видеокамера 4 включаются с помощью органов управления, размещенных на пульте управления 8. Электрическое питание от блока питания 5, посредством электрического кабеля 9, расположенного в кабель-фале 11, подается на светильник 3 и видеокамеру 4. Зона работы оператора освещается, видеосигнал от видеокамеры 4, посредством видеокабеля 10 расположенного в кабель-фале 11, передается на видеорегистратор 6, где осуществляется запись на жесткий диск, а также транслируется на монитор 7. Визуальная информация с монитора 7 служит для оценки точности и качества выполнения операций внекорабельной деятельности космонавтом. При недостаточном качестве видеоизображения с видеокамеры 4 осуществляется регулировка уровня освещенности по третьему выходу пульта управления 8. Визуальная информация о деятельности космонавта в процессе тренировки при выполнении операций внекорабельной деятельности может передаваться на монитор инструктора, проводящего тренировку, а также на другие мониторы, где за тренировкой могут наблюдать другие космонавты и специалисты. Инструктор, проводящий тренировку, наблюдает за действиями космонавта на мониторе 7, в процессе выполнения заданных операций осуществляет оперативную оценку качества деятельности космонавта и имеет возможность оперативно вмешаться в процесс тренировки, выдавая космонавту рекомендации и указания по способам выполнения отрабатываемых операций.
Применение разработанной системы позволяет расширить функциональные возможности скафандра для тренировок космонавтов к выходу в космическое пространство, за счет возможности проведения тренировок в условиях гидросреды, при недостаточной освещенности макетов космических объектов, а также возможности видеофиксации и телетрансляции деятельности оператора для последующей ее оценки.
Таким образом, система видеорегистрации и освещения скафандра для тренировок космонавтов в гидросреде позволяет обеспечить комфортные условия работы космонавта за счет улучшения освещенности рабочей зоны и возможности фиксации процесса выполнения всех операций с помощью видеокамеры, что расширяет функциональные возможности скафандра.
Применение предлагаемой системы освещения и видеорегистрации скафандра для тренировок космонавтов в гидросреде позволит осуществлять контроль точности и качества деятельности космонавта в процессе тренировки, что повысит качество и эффективность подготовки космонавтов к выполнению операций внекорабельной деятельности в процессе тренировок в скафандрах в гидробассейне в наземных условиях.