CC BY
13
Based on the results of the analysis of the features of decision support in public authorities, priority areas for the development of departmental decision support systems were identified. The methodical apparatus for processing big data for their implementation in the process of supporting managerial decision-making in public authorities at various levels is considered. A data processing mechanism for quantum-cognitive decision support systems for special purposes has been formed.
Key words: big data, decision support, information support, informatization.
Prudnikov Sergey Igorevich, Researcher, prudnikovscience@gmail.com, Russia, Moscow, St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences
УДК 629.067
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-52-53
ЭЛЕКТРОННЫЙ СТРАХУЮЩИЙ ПАРАШЮТНЫЙ ПРИБОР
А.В. Козин, Ф.А. Ивкин
В статье представлен обзор механических страхующих парашютных приборов, применяемых в Российской Федерации, обзор зарубежных электронных страхующих парашютных приборов, представлены общие виды и функции составных частей отечественного электронного страхующего парашютного прибора, рассмотрены его функциональные режимы и принцип работы, приведены результаты предварительных испытаний, в части устойчивости прибора к внешним факторам, рассмотрены основные технические методы обеспечения электромагнитной совместимости электронного страхующего парашютного прибора с радиоэлектронным оборудованием летательных аппаратов.
Ключевые слова: парашютные системы, электронные страхующие парашютные приборы, электромагнитная совместимость.
В настоящий момент в Российской Федерации активно разрабатываются парашютные системы (далее - ПС) людского применения, при этом ведутся разработки в различных направлениях отрасли парашютной техники: спортивные, спасательные, десантные и ПС специального назначения и другие.
Наряду с проектированием и разработкой ПС актуальным является вопрос обеспечения безопасности парашютных прыжков, снижения вероятности травм и летальных исходов при отказах или ненормальной работе ПС.
Расширение технических возможностей применения современных ПС (высота применения, скорость летательного аппарата при десантировании, общая полетная масса, температура окружающей среды и другие) неизбежно приводит к увеличению интенсивности воздействия на организм парашютиста комбинации физических факторов (гипо- и гипероксия, гиперкапния, перегрузки, вибрации и шум и другие), влияющих на его состояние в процессе выполнения парашютного прыжка [1-3]. Наряду с этим, такие факторы, как нарушение условий и правил эксплуатации ПС, несвоевременное или некачественное проведение технического обслуживания (в том числе регламентных работ), нарушение правил хранения, повышают вероятность отказа или ненормальной работы ПС и значительно снижают безопасность парашютного прыжка.
При отказе или ненормальной работе ПС предусмотрено применение запасной ПС. В зависимости от ситуации, приведшей к отказу или к ненормальной работе основной ПС - ввод запасной ПС самим парашютистом может быть осложнен или вовсе невозможен (потеря сознания, повреждение верхних конечностей и др.). В таких случаях на заранее заданной высоте при превышении заранее заданных скорости и высоты снижения парашютиста, инициация введения запасной ПС должна быть осуществлена страхующим прибором.
В иностранной литературе эти приборы получили общее наименование: устройства автоматического раскрытия парашюта (Automatic Activation Device, ADD). Первые приборы для автоматического раскрытия парашюта появились еще до Второй мировой войны в СССР и были механическими. В 1938 году успешно прошел испытания баростатический прибор, названный ППД-1 (парашютный прибор братьев Дорониных, образец первый).
В современных ПС России широкое применение нашли механические приборы для автоматического раскрытия парашюта - полуавтоматы парашютные комбинированные типа ППК-У (рис. 1) [4] и парашютные страхующие приборы АД-3У-Д, применяемые для введения в действие основной ПС, в случае затруднения или невозможности ручного ввода (например, раскрытие двухконусного замка ручным способом путем выдергивания парашютистом звена ручного раскрытия из кармана подвесной системы). В таких ПС применение страхующего прибора для запасной ПС не предусмотрено, ввод запасного парашюта осуществляется самим парашютистом.
Рис. 1. Прибор ППК-У: а - с удлиненным шлангом, б - со шлангом, в - с тросом, г - без шланга
с винтом, шпилькой
Вследствие конструктивных особенностей, применение полуавтоматов ППК-У в большинстве современных спортивных ПС и ПС специального назначения невозможно, так как в конструкции ранцев таких систем предусмотрено применение электронных страхующих парашютных приборов (далее -ЭСПП). Такие приборы имеют значительно меньшую массу и габариты по сравнению с ППК-У, более высокую вероятность безотказной работы и более широкий набор функций (установка нулевой высоты в точке приземления, установка высоты и скорости снижения, при превышении которых происходит срабатывание, хранение истории прыжков и т.д.).
Во многих странах, в том числе и в России, ведутся работы по созданию ЭСПП. Наиболее распространенными в настоящее время являются страхующие приборы Сайпрес («Cypres») и Vigil Cuatro. Страхующий прибор Сайпрес («Cypres»), название которого является аббревиатурой слов «кибернетическая система раскрытия парашюта» (Cybernetic Parachute Release System), производства фирмы Airtec GmbH, Германия. Существуют две версии приборов - Сайпрес 1, производившийся с 1990 года до 2003 года и Сайпрес 2, производство которого началось в 2003 году. Обе версии приборов одинаковы по своим характеристикам, единственное отличие проявляется при включении прибора.
Существует пять отдельных моделей прибора Сайпрес 2 - Expert, Student, Tandem, Speed и Changeable-Mode [4-9]. Эти модели отвечают специальным требованиям прыжков опытных парашютистов, подготовки студентов, тандемных прыжков, прыжков на парашютах малой площади, способных увеличивать вертикальную скорость близкую к скорости свободного падения. Модель Changeable-Mode объединяет в себе все четыре режима указанных выше моделей приборов. Наряду с Сайпрес известен страхующий прибор Vigil Cuatro бельгийской компании Advanced Aerospace Designs. В отличии от Сайпрес, прибор Vigil выпускается в универсальном варианте. Его можно использовать в одном из режимов: PRO, STUDENT, TANDEM, EXTREME (режимы для опытных парашютистов, подготовки студентов, тандемных прыжков и прыжков на парашютах малой площади, способных увеличивать вертикальную скорость близкую к скорости свободного падения).
Недостатком прибора Сайпрес 2 является наличие большого количества его моделей, что приводит к необходимости покупки под каждую конкретную задачу отдельного прибора. С появлением модели Changeable-Mode Cypres 2 указанный недостаток был решен. Недостатком прибора Vigil является отсутствие функции для корректной работы прибора в гермокабине летательного аппарата при перепадах давлений.
В рамках импортозамещения и технологической независимости от зарубежных партнеров отечественными производителями также ведется разработка электронных страхующих приборов. В настоящее время больших успехов в разработке и в проведении испытаний достигло акционерное общество «Полет» Ивановский парашютный завод [10]. ЭСПП производства АО «Полет» предназначен для пере-рубания исполнительным устройством петли зачековочной в ранце запасной ПС на заранее заданной высоте при превышении заранее заданной скорости снижения парашютиста. В ЭСПП предусмотрена возможность работы в одном из пяти режимов, представленных в таблице [11].
Функциональные режимы работы ЭСПП
Функциональный режим работы Параметры срабатывания
Скорость снижения, более, м/с Высота срабатывания, м
«ПРОФИ» 35 230
«ЭКСПЕРТ» 35 300
«СТУДЕНТ» 15 300
«ТАНДЕМ» 35 580
«ВРЕМЯ» 15 При превышении установленного времени
Общий вид ЭСПП приведен на рис. 2. ЭСПП конструктивно состоит из:
электронного микропроцессорного блока (далее - ЭМБ) рис. 2, 3; блока индикации и управления (далее - БИУ) рис. 2 и рис. 4; исполнительного устройства (далее - ИУ) рис. 1 и рис. 5;
53
Рис. 2. Общий вид ЭСПП: 1 - электронный микропроцессорный блок; 2 - блок индикации и управления; 3 - исполнительное устройство
1
Рис. 3. Общий вид ЭМБ: 1 - герметичный кабельный ввод; 2 - герметичный разъем; 3 - герметичный ввод барометрического датчика давления
Рис. 4. Общий вид БИУ
Рис. 5. Общий вид ИУ
ЭМБ, БИУ и ИУ помещены в отдельные корпуса. Эти корпуса выполнены из прочного металлического материала, покрыты герметизированным коррозионностойким полимерным материалом для защиты от механических и электромагнитных воздействий. ЭМБ соединен с БИУ герметичным кабельным вводом (рис. 3), а с ИУ - герметичным разъемом (рис. 3).
ЭМБ снабжен герметичным вводом барометрического датчика давления (рис. 3) и имеет вычислительное устройство (рис. 3).
БИУ имеет цифровую панель, светодиод и кнопку включения прибора (рис. 6), а внутренняя полость его корпуса герметизирована.
ИУ содержит отверстие (рис. 5), через которое пропущена зачековочная петля запасной парашютной системы, снабжено ножом и воспламенителем (рис. 6). Нож герметизирован, резиновыми кольцами.
ЭСПП работает на принципе контроля давления воздуха, величину которого регистрирует барометрический датчик давления микропроцессорного блока, уплотненный герметичным воздушным вводом. Измерение вертикальной скорости производится путем расчета скорости изменения высоты за заданный промежуток времени. Алгоритм расчета основан на аппроксимации функции изменения высоты полиномом первого порядка, оптимальным по критерию наименьших квадратов, что обеспечивает минимальное влияние случайных флуктуаций давления на результаты измерения вертикальной скорости.
Включение ЭСПП осуществляется четырёхкратным нажатием кнопки включения с подтверждением нажатия свечением светодиода БИУ. После включения прибора на цифровой панели БИУ выводится меню выбора режима и готовности к использованию, производится выбор необходимого режима. Предварительно, до взлета летательного аппарата, на земле, при включении прибора кнопкой включения, производятся замеры атмосферного давления барометрическим датчиком, которые фиксируются микропроцессорным блоком как «давление на уровне поверхности приземления парашютиста». Либо вручную предварительно устанавливается барометрическое давление на земле в точке приземления.
Рис. 6. Общая схема БИУ: 1 - ЭМБ; 2 - БИУ; 3 - ИУ; 4 - барометрический датчик давления;
5 - вычислительное устройство; 6 - цифровая панель; 7 - светодиод; 8 - кнопка включени;
9 - нож; 10 - воспламенитель
Поскольку прибор является многофункциональным возможно, в зависимости от подготовленности специалиста, устанавливать несколько режимов вертикальной скорости падения (снижения) парашютиста и высоты срабатывания прибора. Далее, в процессе набора высоты летательным аппаратом и после прыжка парашютиста, прибор производит замер барометрического давления датчиком давления прибора и его фиксацию ЭМБ. Программное обеспечение электронного микропроцессорного блока оценивает и посредством вычислительного устройства производит расчёт значения скорости и текущей высоты падения парашютиста по измеренному барометрическому давлению.
При достижении установленных параметров срабатывания (скорости падения и высоты) электронный микропроцессорный блок подает сигнал на исполнительное устройство, при этом нож и воспламенитель перерубают зачековочную петлю запасного парашюта, инициируя срабатывание запасной ПС парашютиста. При этом нож при срабатывании имеет достаточное усилие для перерубания зачеко-вочной петли и для его герметизации снабжен резиновыми кольцами, которые блокируют попадание пороховых газов в отсек запасного парашюта.
Дополнительно в ЭСПП предусмотрена функция «ГЕРМОКАБИНА», предназначенная для обеспечения корректной работы прибора в гермокабине летательного аппарата при перепадах давлений.
В рамках реализации всех указанных выше функций ЭСПП, авторами работы разработан алгоритм функционирования электронных компонент прибора и программа для ЭВМ, формирующая файл прошивки чипа ЭСПП.
На этапе технического проектирования ЭСПП после разработки принципиальной электрической схемы прибора, проведены расчеты его работоспособности и надежности конструкции. По каждому типу элементов ЭСПП получены усредненные значения интенсивности отказов, использованные при расчете интенсивности отказов прибора в целом. При этом расчетным путем подтверждена вероятность безотказной работы ЭСПП не менее 0,999.
Результатами предварительных испытаний ЭСПП подтверждена его устойчивость к внешним факторам: воздействие многократных механических ударов, синусоидальной вибрации, линейного ускорения, повышенной и пониженной температуры среды, устойчивость к циклическому изменению температуры, повышенной, пониженной влажности и пониженного атмосферного давления, соляного (морского) тумана, статической пыли (песка) и атмосферных конденсированных осадков, устойчивость к падению и к погружению в воду.
Так как ЭПСС имеет в своем составе электронный микропроцессорный блок и исполнительное устройство, на который возможно воздействие электромагнитных помех от устройств, входящих в состав летательных аппаратов, необходимо обеспечить помехоустойчивость ЭСПП в этих условиях.
В конструкции ЭСПП предусмотрена электромагнитная экранировка корпуса ЭМБ и БИУ, корпуса выполнены из сплава, исключающего воздействие наводок на печатную плату и электронные компоненты блоков. Кабельная система ЭСПП экранирована металлизированной оплеткой. Экран, вхо-
дящий в конструкцию кабеля, служит для его защиты от внешних помех, создаваемых другими источниками, а также исключает воздействие внутреннего магнитного поля на соседние кабели. Применена экранировка ИУ, корпус выполнен металлическим.
Фильтрация электрических сигналов в ЭСПП осуществлена для исключения воздействия внешних электромагнитных полей на процессор по всем соединениям и входам, а также для защиты кабельных линий от помех, создаваемых самим изделием. Кроме этого, предусмотрены фильтры исключающие помехи по цепям электропитания, управления, контроля и коммутации.
ЭСПП в своем составе не содержит передающих модулей. Поэтому работа ЭСПП не оказывает воздействия на работу бортового оборудования летательных аппаратов, так как уровень электромагнитного излучения ЭСПП не превышает уровень естественных фоновых электромагнитных шумов.
При разработке ЭСПП учтены все требования по электромагнитной совместимости с радиоэлектронным оборудованием летательных аппаратов. Особое внимание уделено мероприятиям по максимально возможному снижению уровня электромагнитных излучений, создаваемых ЭСПП в диапазоне радиочастот 150-1300 кГц, 2-8 МГц, 118-136 МГц, 231-281 МГц, на которых работают радиоэлектронные средства летательных аппаратов: Ил-76, Ан-26, Ан-2, Л410, Ми-8.
Требует решения вопрос в удовлетворении потребностей практики в научных исследованиях, создании, испытаниях, освоении серийного производства и внедрении отечественного ЭСПП. В настоящее время ЭСПП проходит завершающий этап разработки - государственные испытания, по завершении которых планируется присвоение литеры Oi рабочей-конструкторской документации и организация серийного производства. Серийное производство позволит в полной мере удовлетворить потребности практики в надежных и дешевых ЭСПП.
Список литературы
1. Шишов А.А., Богомолов А.В. Физиологическое обоснование адекватного выхода из аварийной ситуации в высотном полете // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2020. Т. 54. № 2. С. 6571.
2. Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В., Дворников М.В., Кисляков Ю.Ю., Рыженков С.П. Расчет риска потери работоспособности человеком в условиях низкого барометрического давления // Полет. 2012. № 11. С. 37-45.
3. Кукушкин Ю.А., Дворников М.В., Богомолов А.В., Шишов А.А., Сухолитко В.А., Симонен-ко А.П., Степанов В.К. Особенности поддержки принятия решений по устранению особых событий и опасных состояний летчика в высотном полете // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2009. № 6. С. 74-79.
4. Полуавтоматы парашютные комбинированные типа ППК-У и полуавтоматы парашютные комбинированные модернизированные типа ППК-1М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации: 53-94. М.: Атомиздат, 1972. 9 с.
5. Электронный страхующий парашютный прибор. Технические условия: ПДНР 06А 00.000.000.000 ТУ, 2020. - 55 с.
6. Пат. 2719700 Российская Федерация, МПК7 B64D 17/54, G01C 5/06. Электронный страхующий парашютный прибор / Портнова Ю.В., Козин А.В., Кутняшенко А.И.; заявитель и патентообладатель Акционерное общество «Полет» Ивановский па-рашютный завод - № 2019132133; заявл. 10.10.2019; опубл. 22.04.2020, Бюл. № 12. 10 с.
7. Changeable-mode cypres 2 [Электронный ресурс]. URL: https://www.cvpres.aero/product/changeable-mode-cvpres-2 (дата обращения: 13.02.2023).
8. Expert cypres 2 [Электронный ресурс]. URL: https://www.cvpres.aero/product/expert-cvpres-2 (дата обращения: 13.02.2023).
9. Speed cypres 2 [Электронный ресурс]. URL: https://www.cvpres.aero/product/speed-cvpres-2 (дата обращения: 13.02.2023).
10. Student cvpres 2 [Электронный ресурс]. URL: https://www.cvpres.aero/product/student-cvpres-2 (дата обращения: 13.02.2023).
11. Tandem cvpres 2 [Электронный ресурс]. URL: https://www.cvpres.aero/product/tandem-cvpres-2 (дата обращения: 13.02.2023).
Козин Алексей Викторович, главный конструктор, kozin. av@ivparachute.ru, Россия, Иваново, АО «Полет» Ивановский парашютный завод,
Ивкин Фёдор Александрович, инженер-конструктор, ivkin.fa@ivparachute. ru, Россия, Иваново, АО «Полет» Ивановский парашютный завод
ELECTRONIC PARACHUTE SAFETY DEVICE A.V. Kozin, F.A. Ivkin
The article presents an overview of mechanical belay parachute devices used in the Russian Federation, a review of foreign electronic belay parachute devices, general types and functions of the components of the domestic electronic belay parachute device, its functional modes and principle of operation are considered, and the results of preliminary tests are given. , in terms of the resistance of the device to external factors, the main technical methods for ensuring the electromagnetic compatibility of the electronic safety parachute device with the radio-electronic equipment of aircraft are considered.
Key words: parachute systems, electronic safety parachute devices, electromagnetic compatibility.
Kozin Aleksey Viktorovich, chief designer, kozin. av@ivparachute.ru, Russia, Ivanovo, JSC Polet Ivanovo Parachute Plant,
Ivkin Fedor Aleksandrovich, design engineer, ivkin.fa@ivparachute.ru, Russia, Ivanovo, JSC Polet Ivanovo Parachute Plant
УДК 629.734/7
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-57-58
АНАЛИЗ ОПЫТА РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ НЕУПРАВЛЯЕМЫХ ПАРАШЮТНЫХ
СИСТЕМ ДОСТАВКИ ГРУЗОВ
А.В. Козин, Ф.А. Ивкин
В статье представлен обзор однокупольных парашютных грузовых систем, платформенных и бесплатформенных многокупольных парашютных систем и парашютно-реактивных систем отечественного и зарубежного производства. Изложены выводы из анализа основных технических характеристик грузовых систем и руководящих документов по организации парашютного десантирования грузов в Вооруженных Силах России и в вооруженных силах стран НАТО.
Ключевые слова: парашютная система, парашютная грузовая система, многокупольная система, грузовой контейнер.
Впервые парашют для десантирования груза был применен в войне 1914-1918 гг: осветительная авиационная бомба имела небольшой парашют, тормозящий ее снижение [1]. Однако лишь в 30-х годах ХХ века начались изыскания в области разработки грузовых парашютных систем [1].
В СССР на учениях Военно-воздушных сил Московского военного округа в 1930 г. впервые был выброшен парашютный десант под руководством военных летчиков Л.Минова и Я.Мошковского [1, 2]. Оружие десанта - ручные пулеметы, винтовки, боеприпасы к ним - сбрасывались в специальных грузовых контейнерах с парашютами. Контейнеры подвешивались под плоскости летательного аппарата и сбрасывались методом бомбометания. На маневрах 1936 г. в Белоруссии десантирование тяжелого оружия проводилось уже в гораздо больших масштабах [3].
Накануне Великой Отечественной войны в СССР проводились опыты по сбрасыванию с помощью системы грузовых парашютов крупногабаритной боевой техники и грузов. Существенные успехи в этой области не были достигнуты вследствие ограниченных габаритов и грузоподъемности существовавших в то время транспортных самолетов [4].
Такое же положение с десантированием грузов парашютным способом в годы Второй мировой войны было в армиях Германии, США и Англии. Парашютисты прыгали с легким оружием, несколькими боекомплектами боеприпасов, двух-трехсуточным запасом продовольствия, а групповое вооружение сбрасывалось в небольшом количестве грузовыми парашютами [2-5].
В настоящий момент круг задач, решаемых с помощью грузовых парашютных систем, расширяется и к традиционным задачам десантирования и доставки полезной нагрузки добавляются новые задачи, например, десантирование многотонных грузов и спасение отработанных блоков ракет для повторного использования [6, 7].
В общем случае парашютные средства десантирования и спасания полезной нагрузки предназначены для обеспечения заданной траектории и скорости снижения и необходимых кинематических параметров движения объекта в характерные моменты времени. При этом задача разработчика заключается в том, чтобы проектируемая парашютная система удовлетворяла требованиям, предъявляемым заказчиком [8].
Основными требованиями, предъявляемыми к парашютным системам доставки грузов, являются обеспечение:
- сохранности десантируемого (спасаемого) груза;
- минимального времени подготовки груза к десантированию;
- нормального функционирования с заданной надежностью;
- оптимальной массы и габаритных размеров в уложенном состоянии;
- унификации, т.е. возможности быть использованной для десантирования широкой номенклатуры объектов.
