CC BY
4
НАПРАВЛЕНИЯ ПО РАСШИРЕНИЮ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ
ТРЕНАЖЕРА ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ Алешечкин Н.Д.
Алешечкин Николай Дмитриевич - кандидат технических наук, профессор, старший научный сотрудник, Научно-
исследовательский центр, Общевойсковая академия, г. Москва
Аннотация: при обучении на тренажере обучающийся, наблюдая за дорожной обстановкой в прибор, видит момент «отклонения» машины от середины прохода, видит устранение этого отклонения, а по окончании выполнения упражнения получает объективную оценку. Индикация об отклонении машины от середины прохода осуществляется на трех уровнях: малом, среднем, предельном. При задевании машины за габарит препятствия, включится индикатор предельного отклонения и фиксируется ошибка, которую обучающийся видит в момент ее совершения.
Ключевые слова: электрогидропривод, пульт инструктора, задатчик, инвертор, генератор мигания, блок оценки, триггер, эмиттерный повторитель, блок питания, светодиодная линейка, смотровой прибор, индикатор.
DIRECTIONS FOR THE EXPANSION OF FUNCTIONAL THE CAPABILITIES OF
THE TRACKED VEHICLE SIMULATOR Aleshechkin N.D.
Aleshechkin Nikolay Dmitrievich - Candidate of Technical Sciences, professor, Senior Researcher, SCIENTIFIC RESEARCH CENTER, COMBINED ARMS ACADEMY, MOSKOW
Abstract: when training on the simulator, the student, observing the traffic situation in the device, sees the moment of "deviation " of the car from the middle of the passage, sees the elimination of this deviation, and at the end of the exercise receives an objective assessment. The indication of the deviation of the machine from the middle of the aisle is carried out on three levels: small, medium, and large. When the car touches the size of an obstacle, the maximum deviation indicator turns on and an error is recorded, which the student sees at the time of its commission. Keywords: electric hydraulic drive, instructor's console, setpoint, inverter, flashing generator, evaluation unit, trigger, emitter repeater, power supply, LED ruler, inspection device, indicator.
УДК 004.413.5
Представляемая научно-техническая разработка относится к тренажерам для обучения вождению гусеничной машины.
Широко известны тренажеры для обучения операторов гусеничных машин, обеспечивающие формирование необходимых первичных навыков начального вождения.
Из изученных аналогов за объект сравнения в качестве прототипа к предлагаемой разработке принят тренажер для обучения вождению гусеничной машины и алгоритм ее работы, описанный в источнике информации [1].
Тренажер для обучения вождению гусеничной машины, который взят в качестве объекта сравнения, содержит электрогидропривод колебательного движения кабины тренажера, последовательно подключенные к нему первыми выходами блок моделирования динамики движения и блок имитации визуальной обстановки, вторые выходы которых подключены к первому и второму входам пульта управления инструктора, блок питания, счетчик времени, блок оценки и светодиодную линейку, расположенную в поле зрения смотрового прибора оператора гусеничной машины.
Основным недостатком объекта сравнения является то, что он не обеспечивает обучаемому формирование навыка зрительного глазомера при ориентировании и корректировке направления движения машины в ограниченных проходах и преодолении габаритных препятствий. При выполнении упражнений по вождению «неопытный» водитель, через сравнительно маленькое окно штатного смотрового прибора, не видит момент отклонения машины от середины прохода и видит его только тогда, когда оно становится значительно большим. Процесс формирования навыка оказывается разорванным по времени, так как действие по управлению машиной совершается раньше, а о том правильное оно или нет обучаемый узнает значительно позже, когда последняя машина с обучаемым прибывает на исходную и руководитель занятия в разборе указывает на допущенные обучаемым ошибки по докладам инструкторов тренажеров. Это снижает эффективность обучения и не позволяет обучаемому самостоятельно контролировать правильность своих действий, видеть свои ошибки в момент их совершения.
С целью быстрейшего развития у обучаемого ощущения выдерживания заданного курса движения боевой машины и реакции на малейшее отклонение от заданного направления, при движении по ограниченным
проходам, необходимо обучаемому давать вспомогательную информацию о каждом моменте отклонения боевой машины от середины прохода и об устранении этого отклонения без фиксирования ошибки, если оно не привело к выходу машины за габарит препятствия или задеванию за его ограничитель. Информацию об ошибках и выполнении норматива времени необходимо подавать в поле зрения прибора наблюдения механика-водителя, чтобы исключить обучаемому необходимость отвлекаться от наблюдения за обстановкой движения. Кроме указания обучаемому его ошибок через прибор наблюдения, каждая из них должна фиксироваться на блоке оценок у инструктора тренажера. Там же должна выставляться общая оценка по скорости движения и технике вождения гусеничной машины.
Указанные недостатки не позволяют полностью реализовать высокие технические возможности, заложенные в конструкции современных гусеничных машинах, что обуславливает необходимость вести поиск более совершенных тренажеров для обучения вождению.
Задачей предлагаемой разработки является расширение функциональных возможностей тренажера гусеничной машины и повышение качества подготовки оператора за счет быстрого развития у обучающегося чувства зрительного глазомера при ориентировании и корректировке направления движения в ограниченном проходе.
Для выполнения поставленной задачи в известный тренажер, содержащий электрогидропривод колебательного движения кабины, последовательно подключенные к нему первыми выходами блок моделирования динамики движения и блок имитации визуальной обстановки, вторые выходы которых подключены к первому и второму входам пульта управления инструктора, блок питания, счетчик времени, блок оценки и светодиодную линейку, расположенную в поле зрения смотрового прибора механика-водителя гусеничной машины, дополнительно введены задатчик уровней «отклонения вправо», усилитель-детектор, задатчик уровней «отклонения влево», группа формирователей «отклонения влево», инвертор, группа формирователей «отклонения вправо», первый элемент «2И-НЕ», генератор мигания, второй элемент «2И-НЕ», триггер, эмиттерный повторитель малого и среднего отклонения влево, эмиттерный повторитель малого и среднего отклонения вправо, светодиодные индикаторы предельного, малого и среднего отклонения.
На иллюстрациях (рис. 1^3, № поз. см. в тексте) изображен пример конструктивного выполнения разработанного и предлагаемого тренажера.
На рис. 1 показана функциональная схема предлагаемого тренажера гусеничной машины.
Тренажер обучения вождению гусеничной машины содержит электрогидропривод 1 колебательного движения кабины, последовательно подключенные к нему первыми выходами блок 2 моделирования динамики движения и блок 3 имитации визуальной обстановки, вторые выходы которых подключены к первому и второму входам пульта 4 управления инструктора, задатчик 5 уровней «отклонения вправо», счетчик 6 времени, усилитель-детектор 7, задатчик 8 уровней «отклонения влево», группа формирователей 9 «отклонения влево», инвертор 10, группа формирователей 11 «отклонения вправо», первый 12 элемент «2И-НЕ», генератор 13 мигания, второй 14 элемент «2И-НЕ», блок оценки 15, триггер 16, эмиттерный повторитель 17 малого и среднего отклонения влево, блок 18 питания, эмиттерный повторитель 19 малого и среднего отклонения вправо, светодиодная линейка 20, расположенная в поле зрения смотрового прибора механика-водителя гусеничной машины, с вмонтированными в неё светодиодными индикаторами 21 предельного отклонения вправо, 22 малого и среднего отклонения вправо, 23 малого и среднего отклонения влево, 24 предельного отклонения влево.
4 5 11 -Ь 12 19
3 6 10 13 <— 18
9 —~ 7 9 14 17
вход сигнала
об ударе с предельным ускорением— и времени превышения норматива
15 16
20
Рис. 1. Функциональная схема тренажера гусеничной машины.
Усилитель-детектор 7, входом которого является третий выход блока моделирования динамики движения, а первым выходом является вход счетчика времени, подключен вторым выходом к прямым входам группы формирователей 9 «отклонения влево» и через инвертор 10 к группе формирователей 11 «отклонения вправо», инверсные входы групп формирователей подключены к задатчикам уровней «отклонения влево» и «отклонения вправо», а первые выходы групп формирователей, соединены с первыми входами первого 12 и второго 14 элементов «2И-НЕ», другие входы которых соединены с генератором 13 мигания, имеющего связь с блоком питания, а выходы элементов «2И-НЕ» через эмиттерные повторители подключены к индикаторам малого и среднего отклонения влево и вправо, вторые выходы групп формирователей подключены к индикаторам предельного отклонения и через триггер 16 к блоку оценки, имеющего обратную связь с пультом управления инструктора.
Принципиальная схема тренажера, показанная на рис. 2, содержит две группы формирователей, предназначенных для преобразования напряжения «отклонения» гусеничной машины от заданной траектории в сигналы световой индикации.
вх тр.
БА1-2
+Г
на пульт инструктора
Рис. 2. Принципиальная схема тренажера гусеничной машины.
Напряжение отклонения от траектории (вх тр.) подается на входы двух групп формирователей: группу БА1-2, DА2-2, DА3-2 - «отклонение влево» и через инвертор DА7-2 на группу DА4-2, DА5-2, DА6-2 «отклонение вправо».
Формирователи собраны по схеме компараторов, на прямые входы которых подаются напряжения пропорциональные отклонению, а на инверсные - напряжения с цепочки потенциометров R5-2, Я8-2, Я11-2, задающих уровни срабатывания компараторов при отклонении влево и с цепочки потенциометров Я22-2, Я37-2, Я17-2 при отклонении вправо.
Усилитель-детектор тренажера, принципиальная схема которого показана на рис. 3, состоит из диодных детекторов положительного и отрицательного напряжения, включенных на вход суммирующего усилителя
ДА-1-3.
Б1-3 Д311
Вх 1
Ю-3
5,3 к
Вх 2
С1-3 К2-3 0,15 10 к
« баланс нуля» С3-3
1 0 БА1-3
3
I
Я4-3 10 к
С2-3 0,15
Б2-3 А Д311
Ю-3 10 к
Я5-3 Н! 4,4 к
+
Вых. траектория
б Ю0-3 4,4 к 1 |
Контроль выхода
| I
«чувств»
Вх тр.
т
Ю1-3 92 к
С7-3 10 к
Яб-3 1 к
+
БА2-3 7
1 + 10
7
3 - 10
С4-3 0,47 к В3-3 Д311
б -г-
Я9-3 52 к
^ Я8-3 510
Ю2-3 7,5 к
Вых. время
I
С5-3 15,0
Ю3-3 7,5 к
Рис. 3. Принципиальная схема усилитель-детектора тренажера.
Детектор отрицательного напряжения подключен к первому (Вх1) и состоит из элементов Д1-3, Я1-3, С1-3. Детектор положительного напряжения Д2-3, Я5-3, С2-3 подключен ко второму датчику (Вх2).
Общей для обеих детекторов является цепь суммирующих резисторов R2-3, Я3-3, Я4-3 и конденсатор С3-3.
Потенциометром R4-3 «баланс нуля» обеспечивается подстройка нулевого положения траектории, потенциометром R7-3 «чувств» - устанавливается номинальная ширина зоны отклонения. Установка ширины зоны производится таким образом, чтобы при отклонениях 30 см, 60 см, 120 см напряжение на входе усилителя составляло соответственно 1,5 В, 3 В, 6 В.
Часть напряжения детектора положительного напряжения с делителя R5-3, Яб-3 подается на усилитель ДА2-3, предназначенного для формирования сигнала управления счетчика времени. Выход усилителя ДА2-3 подключен к детектору счетчика времени, собранного на элементах Д3-3, Я13-3, С5-3.
Тренажер вождения гусеничной машины работает следующим образом.
При движении по контролируемому участку в блоке 2 моделирования динамики движения формируется напряжение отклонения от траектории, пропорциональное расстоянию смещения машины от осевой линии препятствия. Это напряжение подается на усилитель-детектор 2, выделяющий сигнал, пропорциональный величине и знаку отклонения. Этот сигнал подается на счетчик 6 времени, группу формирователей 9 фА1-2, DА2-2, DА3-2) «отклонение влево», и через инвертор 10 (БА7-2) на группу формирователей 11 (БА4-2, DА5-2, DА6-2) «отклонение вправо».
При движении машины по осевой линии или с отклонением от нее на ±25 см сигнал «Вх тр.» (фиг. 2, фиг. 3) изменяется от 0 до ±1,5 В и компараторы групп формирователей не включаются.
При начальном отклонении машины влево на расстояние более 25 см сигнал «Вх тр.» превышает ±1,5 В, срабатывает компаратор ДА3-2 группы формирователей 9 «отклонение влево» и на его выходе появляется напряжение +10 В.
При дальнейшем отклонении от осевой линии сигнал «Вх тр.» возрастает до +3 В и +6 В и срабатывают компараторы ДА2-2 и ДА1-2 группы формирователей 9 «отклонение влево». Уровни срабатывания этих компараторов задаются задатчиком уровней отклонения влево (потенциометрами Я8-2 «2 л» и Я5-2 «3 л»).
При отклонении вправо напряжение «Вх тр.» имеет отрицательный знак, преобразуется в положительное с помощью инвертора 10 (ДА7-2) и подается на компараторы правого отклонения ДА4-2, ДА5-2, ДА6-2 группы формирователей 11 «отклонение вправо». Установка уровней правого отклонения производится задатчиком 5 (потенциометрами И22-2 «1 ПР», Ю7-2 «2 ПР», Ш7-2 «3 ПР»).
Генератор 13 мигания, собранный на микросхеме БА8-2,1 с частотой 2 Гц, первыми выходами подключен к первым входам элементов «2И-НЕ» 12 и 14 микросхемы ДА9-2. Вторые входы этих элементов соединены с выходами компараторов начального отклонения ДА3-2 и ДА6-2. При срабатывании компараторов ДА3-2 или ДА6-2 сигналы генератора мигания через инвертор ДА9-2, диод УД9-2 или УД10-2 подаются на базу эмиттерного повторителя УТ2-2 или УТ4-2. В качестве нагрузки эмиттерных повторителей включены светодиоды 23 (УД14-2) и 22 (УД16-2) зеленого цвета, мигающие при начальном отклонении.
1
3
2
Обучаемый, наблюдая в прибор за местностью видит момент отклонения машины от середины прохода. Если он восстановит правильное направление движения машины - по середине прохода, то индикация выключается, если нет, то срабатывают компараторы среднего отклонения.
При срабатывании компараторов среднего отклонения на базу эмиттерных повторителей VT2-2 или VT4-2 подается постоянное напряжение +10 В и один из индикаторов 23 (УД14-2) или 22 (УД16-2) переходит с мигающего на постоянное свечение зеленого цвета. Обучаемый, наблюдая в прибор за местностью, видит опасность движения с таким отклонением от траектории.
При предельном отклонении влево или вправо, соответствующего задеванию машины за габаритный ограничитель препятствия или выходу за его габариты, включается компаратор ДА1-2 или ДА4-2 и через эмиттер-ный повторитель VT1-2 или VT3-2 включается индикатор красного цвета 24 (УД13-2) или 21 (УД15-2). Обучаемый видит ошибку в момент ее совершения.
Триггер 16 на микросхеме ДА11-2 предназначен для запоминания момента предельного отклонения влево или вправо, удара с предельным ускорением и времени превышения норматива. С выходов триггеров сигналы подаются на блок оценки 15.
При выезде с контролируемого участка пути электрический сигнал с третьего выхода блока 2 моделирования динамики движения переходит в нулевое состояние, счет времени прекращается, свечение светодиодных индикаторов сохраняется до ручного нажима кнопки «сброс» на пульте 4 управления инструктора (на блоке контроля) или до автоматического сброса при следующем въезде на контролируемый участок пути.
При этом механик-водитель, не переключая внимание от наблюдения за направлением движения, видит в поле зрения прибора наблюдения показания светодиодов и может самостоятельно контролировать правильность своих действий, а также отрабатывать приемы вождения гусеничной машины на препятствиях габаритного типа.
Аналогичную информацию о действиях обучаемого может видеть инструктор тренажера по индикаторам своего прибор, расположенного на пульте управления инструктора, призывая его своевременно и объективно влиять на действия обучаемого - механика-водителя, а по окончании тренировки делать вывод о достигнутом обучаемым навыке и реализации возможностей на тренажере гусеничной машины.
Теоретические и экспериментальные данные свидетельствуют, что применение данного тренажера обеспечит обучаемому быстрое развитие чувства зрительного глазомера при ориентировании и корректировке движения гусеничной машины. Это закономерно, потому что сигналы, подаваемые обучаемому в прибор наблюдения, вынуждают его быстрее и своевременнее вносить соответствующие поправки (коррективы) в свои действия. И если обучаемые, прошедшие подготовку на обычном тренажере, имели точность вождения, которая в среднем составила отклонение 80 см от середины прохода в ограниченном проходе длиной 100 м (т. е. они его видели только тогда, когда оно стало большим), то обучаемые, прошедшие подготовку на предлагаемом тренажере, повысили точность вождения почти в 2 раза, а интенсивность их действий по управлению движением машины при этом увеличилась почти в 3 раза. То есть они быстрее и своевременнее вносили соответствующие поправки и корректировки в свои действия.
В целом применение тренажера повысило качество освоения гусеничной машины на 30%, при одновременном сокращении времени на обучение на 15%, и уменьшении расхода моторесурса на 12%. Авторские предложения расширяют функциональные возможности тренажера гусеничной машины. Разработка защищена патентом [2] на изобретение, что свидетельствует о ее мировом уровне новизны, оригинальности и промышленной применимости.
Список литературы /References
1. Тренажер для обучения вождению гусеничной машины: патент № 2723504. - М.: ФИПС, МПК G09B
9/04, бюл. № 17 от 11 июня 2020 г.
2. Тренажер обучения вождению гусеничной машины: патент № 2765663. - М.: ФИПС, МПК G09B 9/04,
бюл. № 4 от 01 февраля 2022 г.
