КОМПЛЕКС ПОДГОТОВКИ ОПЕРАТОРОВ НЕОБИТАЕМЫХ ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМЫХ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ

Полезная модель относится к учебно-техническим средствам обеспечения подготовки операторов к управлению подвижными объектами, оснащенными различной аппаратурой, и может быть использована для приобретения знаний, формирования умений и навыков, необходимых в реальных условиях деятельности пилотов и операторов оборудования необитаемых телеуправляемых подводных аппаратов.
Необитаемые телеуправляемые подводные аппараты (НТПА) выполняют большой объем подводно-технических работ в условиях, где невозможно или нецелесообразно использовать труд водолазов. К таким работам относятся: поиск подводных объектов, осмотр подводных объектов и сооружений, определение их состояния визуальными и приборными методами, перемещение обнаруженных подводных объектов, ремонт подводных объектов и сооружений, выполнение аварийных и спасательных работ. Ряд наиболее сложных подводно-технических работ выполняются одновременно двумя и более НТПА, в том числе и различного типа с различным оборудованием.
Прототипом заявляемой полезной модели является тренажер для подготовки операторов гидроакустических систем (RU 2408079, Кл. G09B 9/06, 2010) предназначенный для подготовки операторов гидроакустических средств по использованию различного типа гидроакустических комплексов на основе моделей их измерительных приборов, пультов управления ГАК и моделей, обеспечивающих имитацию обработки гидроакустических сигналов надводных и подводных объектов. Устройство содержит комплект унифицированных рабочих мест обучаемых и пост руководства обучением, включающий рабочее место инструктора (РМИ) и сервер базы данных, объединенных между собой посредством программно-технических средств локальной вычислительной сети. РМИ содержит программный коммутатор с возможностью использования программных средств управления тренировочными занятиями, подготовки данных для проведения занятий, а также программных средств регистрации действий обучаемых, и сервер баз данных, представляющий собой ПЭВМ общепромышленного исполнения и включающий в себя сетевой адаптер, содержащий электронную базу данных моделей гидроакустических комплексов (ГАК), в том числе внешнего вида измерительных приборов, пультов управления ГАК и изображение отметок о местоположении объектов тактической обстановки, электронную базу данных, содержащую картографическое описание районов мирового океана с характеристиками, описывающими рельеф дна, базу данных результатов тренировки обучаемых, базу данных обучаемых, содержащую регистрационные данные по обучаемым, а также базу данных гидроакустических свойств корабля, включающую соответствующие характеристики корпуса корабля, характеристики торпедного и ракетно-торпедного оружия, а также фонограммы их двигательных установок и звуков морских животных, при этом РМИ установлено с возможностью производить выбор модели ГАК, задания различных вариантов тактической обстановки, гидрологических и метеорологических условий в выбранных для тренировки районах мирового океана.
Основным недостатком существующего тренажера для подготовки операторов гидроакустических систем является их ориентация на один тип аппарата, полное копирование реального пульта управления, вследствие чего отсутствует гибкость в подготовке операторов при использовании нескольких типов аппаратов одной организацией. Кроме того, подготовка операторов осуществляется в режиме раздельной практической и теоретической (предтренажерной) подготовки, что существенно сказывается на качестве обучения операторов. На известном тренажере также невозможно проводить подготовку при взаимодействии операторов двух и более ГАК одновременно.
Для выполнения подводных работ необитаемые телеуправляемые подводные аппараты (НТПА) оснащаются большой номенклатурой стационарного и сменного оборудования: эхолотами, гидролокаторами, профилометрами, газоанализаторами, акустическими датчиками, датчиками электрического потенциала, телевизионными камерами, светильниками, магнитометрами, толщиномерами, манипуляторами, захватами, различным инструментом (резаками, гайковертами, щетками и т.п.). Вследствие большого количества оборудования, используемого одновременно, управление НТПА выполняется, как правило, двумя операторами - пилотом и оператором оборудования. Пилот управляет движением аппарата в трех плоскостях и при необходимости вращением его вокруг своих осей. Оператор оборудования управляет режимами работы оборудования для обнаружения и осмотра объектов (гидролокаторы, профилометры, телевизионные камеры, светильники, магнитометры, толщиномеры и др.) и средствами выполнения работ (манипуляторами, различным инструментом и т.п.).
Для эффективного выполнения подводных работ операторы НТПА должны проходить тщательную подготовку. Кроме приобретения практических навыков по управлению НТПА и работы с оборудованием, предварительной отработки действий на объекте необходима и теоретическая подготовка операторов по изучению устройства НТПА, его оборудования и объектов работ, а также осуществление совместных операций с пилотами НТПА.
Задачей полезной модели является разработка универсального комплекса подготовки операторов необитаемых телеуправляемых подводных аппаратов, работающих в режиме теоретической и практической подготовки при взаимодействии нескольких операторов и пилотов для приобретения знаний, умений и навыков профессиональной деятельности.
Технический результат заключается в обеспечении максимально адекватного приближения подготовки операторов к реальным условиям эксплуатации необитаемых телеуправляемых подводных аппаратов на единой методической основе обучения.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что комплекс подготовки операторов необитаемых телеуправляемых подводных аппаратов, содержащий пост руководителя обучением, включающий автоматизированное рабочее место инструктора, программный коммутатор с возможностью использования программных средств управления тренировочными занятиями и выбора учебных информационных ситуационных моделей, подготовки данных для проведения занятий, а также программных средств регистрации действия обучаемых, сервер базы данных, представляющих собой ПЭВМ общепромышленного исполнения с сетевым адаптером и электронной базой данных ситуационных моделей, объединенных между собой посредством программно-технических средств локальной вычислительной сети, и комплект унифицированных рабочих мест обучаемых, согласно полезной модели унифицированные рабочие места обучаемых объединены в коллективные унифицированные учебно-тренажерные модули необитаемых телеуправляемых подводных аппаратов, включающих автоматизированные рабочие места пилота аппарата и автоматизированные рабочие места операторов оборудования, выполненных на основе многомониторных персональных компьютеров. Комплекс подготовки также дополнительно содержит класс предтренажерной подготовки с автоматизированными рабочими местами обучающихся, объединенными в единую локальную вычислительную сеть. Кроме того, каждый коллективный унифицированный учебно-тренажерный модуль содержит одно автоматизированное рабочее место пилота и одно автоматизированное рабочее место оператора оборудования. Комплекс выполнен с возможностью подключения к единой сети как одного учебно-тренажерного модуля, так и группы до трех учебно-тренажерных модулей нескольких НТПА. Электронная база данных учебных информационных ситуационных моделей включает сменные компьютерные модели, содержащие тип необитаемого телеуправляемого подводного аппарата, вид оборудования, режим работы оборудования для обнаружения и осмотра объектов, средства выполнения работ, условия работы, географическое положение объекта в районах мирового океана и любого района моря, а также модели подводных объектов.
Наличие коллективных унифицированных учебно-тренажерных модулей необитаемых телеуправляемых подводных аппаратов, включающих автоматизированные рабочие места пилота аппарата и автоматизированные рабочие места оператора оборудования, выполненных на основе многомониторных персональных компьютеров позволяет максимально приблизить тренировочные занятия обучаемых к реальным условиям работы необитаемых телеуправляемых подводных аппаратов при взаимодействии нескольких НТПА, а также повысить контроль руководителя обучения и его взаимодействие с обучаемыми. Наличие класса предтренажерной подготовки обеспечивает неразрывную связь между теорией и практикой, контролируемой руководителем обучения. Наличие в составе учебно-тренажерного модуля автоматизированного рабочего места пилота и места оператора оборудования приближает процесс подготовки к реальным условиям работы НТПА. Подключение к единой сети как одиночного учебно-тренажерного модуля, так и группы учебно-тренажерных модулей при взаимодействии нескольких НТПА позволяет осуществлять подготовку к работе обучаемых при их взаимодействии. Наличие электронной базы данных учебных информационных ситуационных моделей также обеспечивает приближении обучаемых к реальным условиям работы на НТПА.
Полезная модель поясняется структурной схемой комплекса для подготовки операторов необитаемых телеуправляемых подводных аппаратов.
Комплекс подготовки операторов необитаемых телеуправляемых подводных аппаратов содержит пост 1 руководителя обучением, включающий автоматизированное рабочее место 2 инструктора, обеспечивающего управление проведением занятий практической и теоретической подготовки: выбор режимов подготовки - практический или теоретический, формирование учебных задач и исходной обстановки, контроль действий обучающихся, оценка и разбор действий обучающихся. Рабочее место 2 инструктора связанное с программным коммутатором 3 и сервером 4 базы данных, представляющих собой персональную ЭВМ 5 общепромышленного исполнения с сетевым адаптером и электронной базой данных ситуационных моделей. Персональная ЭВМ 5 является одновременно сервером и баз данных комплекса и обеспечивает конфигурирование автоматизированных рабочих мест учебно-тренировочных модулей и моделирование обстановки для решения учебно-тренировочных задач, хранение и предъявление учебной информации обучающимся при теоретической подготовке. Автоматизированное рабочее место 2 инструктора содержит также средства 6 отображения информации коллективного пользования (мультимедийный проектор с экраном или крупноформатный жидкокристаллический или газоразрядный экран), которые применяются при проведении занятий практической для разбора действий обучающихся и теоретической подготовки для предъявления учебной информации и связано через медиаконвертор 7 с оптическим коммутатором 8, который обеспечивает аппаратно-программное сопряжение средств поста 1 с элементами комплекса. Пост 1 руководителя обучением связан через локальную сеть 9 с унифицированными учебно-тренажерными модулями 10 (УТМ), состоящими из коммутатора 11 со встроенным медиаконвертором ЛВС, автоматизированного рабочего места 12 пилота НТПА и автоматизированного рабочего места 13 оператора оборудования НТПА. Коммутатор 11 обеспечивает аппаратно-программное сопряжение средств УТМ с элементами комплекса. Автоматизированное рабочее место 12 пилота обеспечивает моделирование соответствующего рабочего места пульта управления НТПА, предъявление обучающемуся информации адекватной реальной и выработку навыков оценки подводной обстановки и управления движением аппарата в любых условиях обстановки. Автоматизированное рабочее место 13 оператора оборудования обеспечивает моделирование соответствующего рабочего места пульта управления НТПА, предъявление обучающемуся информации адекватной реальной и выработку навыков оценки подводной обстановки, состояния обследуемого объекта и управления оборудованием НТПА для выполнения требуемых действий. Пост 1 руководителя также связан локальной сетью 14 с классом 15 теоретической (предтренажерной) подготовки. Он состоит из коммутатора 16 и комплекта (от 4 до 12) автоматизированных рабочих мест 17 обучающихся. Коммутатор 16 обеспечивает аппаратно-программное сопряжение средств класса 15 с элементами комплекса. Автоматизированные рабочие места 17 обучающихся обеспечивают выбор учебного материала для обучающихся при самостоятельной работе, предъявление учебного материала, выдачу контрольных заданий и автоматизированную оценку знаний обучающихся.
Процесс подготовки операторов НТПА включает изучение устройства необитаемого телеуправляемого подводного аппарата и его стационарного и сменного оборудования, устройства подводных объектов работы, в том числе и на трехмерных электронных моделях, отработка навыков управления аппаратом и его оборудованием в различных условиях обстановки.
Работа предлагаемого комплекса может осуществляться в двух режимах: теоретической подготовки и практической подготовки.
В режиме теоретической подготовки определяется форма подготовки - индивидуальная или групповая, в соответствии с этим с автоматизированного рабочего места 2 инструктора поста 1 руководителя производится конфигурирование автоматизированного рабочего места 17 обучаемого класса 15 теоретической подготовки и с сервера 4 загружается учебная информация (контент) в соответствии с темой и планом занятия. При индивидуальной подготовке дальнейшая загрузка контента осуществляется обучающимися со своих рабочих мест 17. При групповой подготовке дальнейшая загрузка контента и его предъявление на рабочие места 17 и на систему 6 отображения информации производится с рабочего места 2 инструктора. Контроль уровня подготовки осуществляется выдачей обучающимся контрольных вопросов или заданий с последующей их автоматизированной оценкой. Вывод результатов и оценки подготовки производится на мониторы рабочих мест 17 и, при необходимости, - на принтер (на фиг. не показано).
В режиме практической подготовки на рабочем месте 2 определяется тема занятия в соответствии, с чем производится конфигурирование рабочих мест 12 и 13 унифицированных учебно-тренажерных модулей 10 и с сервера 4 ЭВМ 5, производится загрузка на автоматизированное рабочее место 12 пилота моделей НТПА и средств управления ими, среды и объектов, на автоматизированные рабочие места 13 операторов оборудования загружаются модели оборудования НТПА среды и объектов. По завершении загрузки с рабочего места 2 производится запуск тренировки. Пилот НТПА с рабочего места 12 с помощью джойстика управляет движением модели аппарата, используя данные моделируемой обстановки отображаемые на мониторах рабочих мест 12, выводит модель аппарата на модель объекта, с помощью сенсорной панели, задает режимы работы средств движения и выбирает режимы работы аппаратуры модели НТПА. Оператор оборудования НТПА наблюдает на своих мониторах обстановку и помогает пилоту. С обнаружением смоделированного объекта производится его обследование с использованием моделей оборудования НТПА, на основе информации отображаемой на мониторах рабочих мест 12 и 13 оценивается состояние смоделированного объекта. При этом с использованием сенсорных панелей и джойстиков рабочих мест 12 и 13 осуществляется выбор режимов работы аппаратуры и управление моделями оборудования (светильниками, телекамерами, акустическими датчиками и датчиками электрического потенциала и др.). В соответствии с планом подготовки и заданием на тренировку могут отрабатываться действия на объекте с использованием моделей манипуляторов и инструментов, управление которыми осуществляется джойстиками рабочего мета 13 по информации наблюдаемой на мониторах рабочего места 13. При этом пилот управляет удержанием модели НТПА в требуемом положении и обеспечивает работу, управляя светильниками и телевизионными камерами с помощью своих джойстиков, наблюдая обстановку на своих мониторах.
В настоящее время полезная модель находится на стадии опытно-конструкторской разработки.