ТРЕНАЖЕРНЫЙ КОМПЛЕКС ОРБИТАЛЬНОГО УЗЛОВОГО МОДУЛЯ РОССИЙСКОГО СЕГМЕНТА МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ Российский патент 2014 года по МПК G09B9/52 B64G7/00 

Изобретение относится к разделу пилотируемой космонавтики - космическому тренажеростроению, в частности, к наземным техническим средствам, предназначенным для подготовки космонавтов к работе в космических летательных аппаратах на орбите Земли и операторов наземных служб к работе по управлению полетом пилотируемого космического летательного аппарата.

Известна многофункциональная система имитации космического корабля (Европейская патентная заявка CN 202042069 U MULTI-ROLE SPACE SIMULATION SYSTEM AND SPACE SHIP SIMULATION SYSTEM, Int. Class.: G09B 9/52, H04L 29/06, Priority Data: 05.03.2011, Applicants: BEIJING SUPER VIEW TECHNOLOGY CO LTD [CN]), содержащая систему имитации бортовых систем космического корабля и отдельных факторов космического пространства, функционирующую на базе сервера, сетевые коммуникационные устройства и персональные компьютеры обучаемых с основным и дополнительным дисплеями и с устройством управления компьютером.

Также известна система для имитации полета космического аппарата (United States Patent №5,435,725 SYSTEM FOR SIMULATING A FLYING VEHICLE, Current Int. Class: G09B 9/30; G09B 9/52; G09B 9/02; G09B 9/00; G09B 9/20; G09B 009/08, Date: June 17,1993, Assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba [JP]), содержащая интегрированный модуль управления, модуль процессов ввода-вывода, модуль генерации среды, базу данных переменных моделирования, средства имитации, включающие дисплейный терминал, блок начальных условий, блок выходных параметров и информационные блоки.

Недостатком данных систем является то, что они относятся к автоматизированным обучающим системам, использующим синтезированные изображения бортового оборудования (на базе технологий виртуальной реальности) и предназначенным, преимущественно, для теоретической и первоначальной практической подготовки (так называемой, предтренажерной подготовки: знакомство с устройством космического аппарата и принципами его управления, привитие первоначальных навыков по управлению космическим аппаратом), в составе которой отсутствуют штатные органы управления и средства отображения информации (или органы управления и средства отображения информации в тренажном исполнении, внешне полностью идентичные штатным) и, соответственно, не обеспечивается приобретение обучаемыми операторами устойчивых сенсорно-моторных навыков по управлению космическим аппаратом.

Известен способ для подготовки частного клиента к космическому полету (Международная патентная заявка WO 2003088187 METHOD FOR QUALIFYING AND/OR TRAINING A PRIVATE CUSTOMER FOR SPACE FLIGHT, Int. Class.: G09B 9/52, Priority Data: 23.10.2003, Applicants: SPACE ADVENTURES, LTD. [US]), заключающийся в медицинской оценке его потенциальной пригодности к полету, созданию физических условий, имитирующих воздействия космического полета на человека (невесомость, перегрузка и т.д.), знакомстве с интерьером и оборудованием космического корабля и итоговой квалификации частного клиента на предмет годности к фактическому космическому полету, основанной на результатах успешного завершения программы подготовки.

Недостатком данного способа является то, что он предназначен для подготовки потенциальных участников будущего космического полета, которым в реальном космическом полете поручается выполнение только достаточно узкого круга задач и обязанностей, так называемого «космического туриста».

Известна система и метод для автономной подготовки астронавтов (Международная патентная заявка WO 2004109623 SYSTEM AND METHOD FOR AUTONOMOUS TRAINING, Int. Class.: A63B 24/00, G09B 9/00, G09B 9/52, Priority Data: 16.12.2004, Applicants: CANADIAN SPACE AGENCY [CA]), содержащая моделирующий компьютер, ручку управления движением, ручку управления угловым положением, базу данных: с параметрами движения реального объекта и моделируемыми параметрами движения объекта, с базовыми (эталонными) и текущими уровнями профессиональной подготовки астронавта, графический компьютер с тремя графическими акселераторами и три видео дисплея.

Недостатком данной системы является то, что она относится к автоматизированным обучающим системам, в которых для создания рабочего места обучаемого используется только несколько штатных компонент (ручка управления движением и ручка управления угловым положением) без воспроизведения интерьера или даже без имитации рабочей зоны макета кабины реального космического корабля (реального модуля орбитальной космической станции), что значительно снижает эффективность подготовки.

Известно обучающее устройство (Патент на полезную модель РФ №61053 ОБУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, МПК 2006.01: G09B 9/52, Дата начала отсчета срока действия патента: 08.11.2006, Патентообладатель: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Научно-Исследовательский Институт Авиационного оборудования (RU)), содержащее пульт космонавта, модель системы управления бортовым комплексом, модель датчиков, ручку управления, модель системы управления движением, модель исполнительных органов, пульт контроля и управления тренировкой, модель измерителя линейного ускорения, модель прогноза движения космического корабля, модель цифрового вычислителя спуском, блок формирования форматов, модель движения космического корабля, второй выход которой соединен с первым входом модели датчиков, третий выход которой соединен с первым входом модели системы управления движением, второй вход которой соединен с ручкой управления, а третий выход модели системы управления движением соединен с первым входом модели исполнительных органов, второй выход которой соединен с третьим входом модели движения космического корабля, первый выход которой соединен с моделью измерителя линейного ускорения, выход которой соединен со вторым входом модели цифрового вычислителя спуском, первый вход которой соединен с выходом модели прогноза движения космического корабля, вход которой соединен с четвертым выходом пульта контроля и управления тренировкой, а четвертый выход модели цифрового вычислителя спуском соединен с первым входом блока формирования форматов, третий выход которого соединен с первым входом пульта космонавта, третий выход которого соединен с первым входом пульта контроля и управления тренировкой, а второй выход пульта космонавта соединен с первым входом модели системы управления бортовым комплексом, второй выход которой параллельно соединен со вторым входом модели датчиков, с четвертым входом модели системы управления движением и с третьим входом модели системы исполнительных двигателей, а третий вход модели системы управления бортовым комплексом соединен со вторым выходом пульта контроля и управления тренировкой, третий выход которого соединен с четвертым входом модели движения космического корабля, четвертый выход модели системы управления бортовым комплексом соединен с третьим входом модели цифрового вычислителя спуском, модель центрального бортового вычислительного комплекса, модель блока ручного ввода информации и модель командной радиолинии, вход которой соединен с пятым выходом пульта контроля и управления тренировкой, а выход модели командной радиолинии соединен с входом модели центрального бортового вычислительного комплекса, выход которого параллельно соединен со вторым входом блока формирования форматов и с входом модели блока ручного ввода информации, выход которой соединен с пятым входом модели цифрового вычислителя спуском.

Данное обучающее устройство обеспечивает, преимущественно, возможность обучения в ручном режиме выполнению таких операций по пилотированию корабля, как отделение космического корабля от орбитальной космической станции и спуск. Обучающее устройство обладает рядом недостатков: во-первых, для создания рабочего места космонавта в обучающем устройстве используется всего только два компонента рабочей зоны космонавта: пульт космонавта и ручка управления спуском, без создания замкнутого объема и воспроизведения интерьера кабины спускаемого аппарата реального космического корабля (то есть, без полноценной имитации рабочих зон для членов экипажа транспортного космического корабля и приближенности к реальным условиям пилотирования), во-вторых, не обеспечивается возможность имитации связи «Борт-Земля» между обучаемым космонавтом и инструктором, что уменьшает необходимый объем и качество информации, получаемой космонавтом в процессе обучения через органы чувств и, соответственно, значительно снижает эффективность подготовки космонавтов в целом.

Наиболее близким по исполнению аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является космический тренажер (Патент на изобретение РФ №2367027 ТРЕНАЖЕР ПИЛОТИРУЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ, МПК G09B 9/52 (2006.01), Дата начала отсчета срока действия патента: 05.02.2008, Патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью «Центр тренажеростроения и подготовки персонала» (RU), состоящий из пульта контроля и управления тренировкой, модели командной радиолинии, модели датчиков, модели измерителя линейного ускорения, модели движения космического корабля, модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки, модели бортового цифрового вычислительного комплекса, модели системы управления бортовым комплексом, первого блока формирования форматов и пульта космонавтов, а также дополнительно содержит модель движения космической станции, модель системы взаимных измерений, первый, второй и третий формирователи визуальной обстановки, модель построителя местной вертикали, второй блок формирования форматов, устройства сопряжения с объектом, модель блока управления перемещением объекта, формирователь акустической обстановки, рабочее место экипажа, состоящее из макета кабины спускаемого аппарата пилотируемого космического корабля и включающее телекамеру наблюдения, средства имитации связи «Борт-Земля», ручку управления движением, визир специальный космонавта, ручку управления ориентацией, акустическую систему, первый и второй визуальный иллюминаторы, кресло бортинженера, кресло командира корабля и кресло космонавта-исследователя.

Данный тренажер ориентирован, преимущественно, на обеспечение практической профессиональной подготовки космонавтов выполнению только наиболее ответственных операций по пилотированию (сближение, причаливание и стыковка с орбитальным модулем Международной космической станции) транспортного космического корабля типа «Союз-ТМА».

Тренажер обладает рядом недостатков: во-первых, предоставляет возможность одновременной подготовки только для трех обучаемых, причем, располагаемых в штатных креслах космонавтов (в, так называемых, ложементах), длительное пребывание в которых в условиях земного тяготения является достаточно некомфортным, во-вторых, не обеспечивает возможность предтренажерной подготовки космонавтов, а, в-третьих, не позволяет обеспечить подготовку операторов центра управления полетами (ЦУП) по сопровождению эффективной эксплуатации космического корабля, а самое главное совместную тренировку космонавтов одновременно с операторами ЦУП.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей тренажерного комплекса орбитального узлового модуля Российского сегмента Международной космической станции.

Поставленная цель достигается тем, что в тренажерный комплекс орбитального узлового модуля Российского сегмента Международной космической станции, содержащий пульт контроля и управления тренировкой, рабочее место экипажа, представляющее собой макет космического аппарата и включающее блок управления оборудованием освещения и вентиляции, блок вентилей (клапанов) для выравнивания давления, средства имитации связи «Борт-Земля» и телекамеру наблюдения рабочего места экипажа, причем средства имитации связи «Борт-Земля» подключены к четвертому входу-выходу пульта контроля и управления тренировкой, введены интегрирующая система, включающая сервер, консоль оператора, мобильное автоматизированное рабочее место, многоканальный видеорегистратор, сеть передачи данных, сеть видеонаблюдения и аудиопрослушивания и сеть цифровой телефонной связи;

специализированный тренажер «Модель бортовой вычислительной системы PC МКС», специализированный тренажер «Телеоператор-2», специализированный тренажер «Выход-2», «Гидролаборатория» и «Молодежный образовательный Космоцентр»;

функционально-моделирующий стенд предтренажерной подготовки, включающий автоматизированное рабочее место обучаемых, автоматизированное рабочее место инструктора, средства отображения информации коллективного пользования, видеокоммутатор, телекамеру наблюдения и блок цифровой связи, причем выход автоматизированного рабочего места инструктора через видеокоммутатор подключен к средствам отображения информации коллективного пользования;

тренажер орбитального узлового модуля, включающий блок цифровой связи тренажера орбитального узлового модуля, контроллер с модулями сопряжения с объектом, причем в состав тренажера орбитального узлового модуля входит рабочее место экипажа, в которое введены комплект светильников и вентиляторов, комплект оборудования стыковочных агрегатов, блок цифровой связи рабочего места экипажа, комплект габаритных макетов бортового оборудования и комплект габаритных макетов навесного оборудования;

функционально-моделирующий стенд подготовки операторов центра управления полетами, включающий автоматизированное рабочее место обучаемых, автоматизированное рабочее место инструктора, средства отображения информации коллективного пользования, видеокоммутатор, телекамеру наблюдения и блок цифровой связи, причем выход автоматизированного рабочего места инструктора через видеокоммутатор подключен к средствам отображения информации коллективного пользования; причем консоль оператора подключена к четвертому входу-выходу сервера, а к первому входу-выходу сети передачи данных подключен специализированный тренажер «Модель бортовой вычислительной системы PC MKC», ко второму входу-выходу - первый вход-выход сервера, к третьему входу-выходу - вход-выход мобильного автоматизированного рабочего места, к четвертому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к пятому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к шестому входу-выходу - первый вход-выход контроллера с модулями сопряжения с объектом тренажера орбитального узлового модуля, к седьмому входу-выходу - первый вход-выход пульта контроля и управления тренировкой, к восьмому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами, к девятому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами;

к первому входу сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания подключен специализированный тренажер «Телеоператор-2», ко второму входу -специализированный тренажер «Выход-2», к третьему входу - «Гидролаборатория», к первому входу-выходу - второй вход-выход сервера, ко второму входу-выходу -многоканальный видеорегистратор, к третьему входу-выходу - телекамера наблюдения функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к четвертому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к пятому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к шестому входу-выходу - телекамера наблюдения рабочего места экипажа, к седьмому входу-выходу - второй вход-выход пульта контроля и управления тренировкой тренажера орбитального узлового модуля, к восьмому входу-выходу - телекамера наблюдения функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами, к девятому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами, к десятому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами, а к выходу сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания подключен «Молодежный образовательный Космоцентр»; причем к первому входу-выходу сети цифровой телефонной связи подключен третий вход-выход сервера, ко второму входу-выходу - блок цифровой связи функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к третьему входу-выходу - блок цифровой связи тренажера орбитального узлового модуля, к четвертому входу-выходу - третий вход-выход пульта контроля и управления тренировкой тренажера орбитального узлового модуля, к пятому входу-выходу - блок цифровой связи рабочего места экипажа, к шестому входу-выходу - блок цифровой связи функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами;

а выход контроллера с модулями сопряжения с объектом тренажера орбитального узлового модуля подключен к комплекту светильников и вентиляторов, ко второму входу-выходу контроллера с модулями сопряжения с объектом подключен блок управления оборудованием освещения и вентиляции, к третьему входу-выходу - комплект оборудования стыковочных агрегатов, к четвертому входу-выходу - блок вентилей (клапанов) для выравнивания давления.

Кроме того, рабочее место экипажа представляет собой полномасштабный макет орбитального узлового модуля Российского сегмента Международной космической станции, а пульт контроля и управления тренировкой входит в состав тренажера орбитального узлового модуля и соединение (подключение) мобильного автоматизированного рабочего места к сети передачи данных выполнено беспроводным по стандарту Wi-Fi.

Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом тренажерном комплексе обеспечивается профессиональная подготовка экипажей МКС совместно со специалистами (руководители полета и операторы) по управлению полетами одновременно на трех его основных объектах: функционально-моделирующем стенде предтренажерной подготовки, тренажере орбитального узлового модуля и функционально-моделирующем стенде подготовки операторов центра управления полетов, для которых с целью повышения эффективности учебного процесса с помощью высокопроизводительной интегрирующей системы реализован многосторонний обмен разнообразными пользовательскими данными, аудио-видеоинформацией и речевыми сообщениями.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.

На фиг.1 представлена функционально-структурная схема тренажерного комплекса орбитального узлового модуля Российского сегмента Международной космической станции.

А в приложении на фото 1 представлен общий вид рабочего места экипажа - полномасштабный макет орбитального узлового модуля Российского сегмента МКС.

Согласно фиг.1 тренажерный комплекс включает интегрирующую систему 1, специализированный тренажер «Модель бортовой вычислительной системы PC МКС» 2, специализированный тренажер «Телеоператор-2» 3, специализированный тренажер «Выход-2» 4, «Гидролабораторию» 5, «Молодежный образовательный Космоцентр» 6, причем интегрирующая система 1 содержит сервер 7, консоль оператора 8, мобильное автоматизированное рабочее место 9, многоканальный видеорегистратор 10, сеть передачи данных 11, сеть видеонаблюдения и аудиопрослушивания 12, сеть цифровой телефонной связи 13;

функционально-моделирующий стенд предтренажерной подготовки 14, содержащий автоматизированные рабочие места обучаемых 15, автоматизированное рабочее место инструктора 16, средства отображения информации коллективного пользования 17, видеокоммутатор 18, телекамеру наблюдения 19, блок цифровой связи 20;

тренажер орбитального узлового модуля 21, состоящий из блока цифровой связи 22, контроллера с модулями сопряжения с объектом 23, пульта контроля и управления тренировкой 24 и рабочего места экипажа 25, которое состоит из комплекта светильников и вентиляторов 26, блока управления оборудованием освещения и вентиляции 27, блока вентилей (клапанов) для выравнивания давления 28, средств имитации связи «Борт-Земля» 29, телекамеры наблюдения 30, комплекта оборудования стыковочных агрегатов 31, блока цифровой связи 32, комплекта габаритных макетов бортового оборудования 33 и комплекта габаритных макетов навесного оборудования 34;

функционально-моделирующий стенд подготовки операторов центра управления полетами 35, содержащий автоматизированные рабочие места обучаемых 36, автоматизированное рабочее место инструктора 37, средства отображения информации коллективного пользования 38, видеокоммутатор 39, телекамеру наблюдения стенда 40 и блок цифровой связи 41.

К первому входу-выходу сети передачи данных 11 подключен специализированный тренажер «Модель бортовой вычислительной системы PC MKC» 2, ко второму входу-выходу - первый вход-выход сервера 7, к третьему входу-выходу - вход-выход мобильного автоматизированного рабочего места 9, к четвертому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых 15 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, к пятому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора 16 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, к шестому входу-выходу - первый вход-выход контроллера с модулями сопряжения с объектом 23, к седьмому входу-выходу - первый вход-выход пульта контроля и управления тренировкой 24, к восьмому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых функционально-моделирующего стенда подготовки операторов 36 центра управления полетами 35, к девятому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора 37 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35.

К первому входу сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 12 подключен специализированный тренажер «Телеоператор-2» 3, ко второму входу -специализированный тренажер «Выход-2» 4, к третьему входу - «Гидролаборатория» 5, к первому входу-выходу - второй вход-выход сервера 7, ко второму входу-выходу -многоканальный видеорегистратор 10, к третьему входу-выходу - телекамера наблюдения 19 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, к четвертому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых 15 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, к пятому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора 16 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, к шестому входу-выходу - телекамера наблюдения 30 рабочего места экипажа 25, к седьмому входу-выходу - второй вход-выход пульта контроля и управления тренировкой 24, к восьмому входу-выходу - телекамера наблюдения функционально-моделирующего стенда подготовки операторов 40 центра управления полетами 35, к девятому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых 36 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35, к десятому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора 37 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35, к выходу - вход «Молодежного образовательного Космоцентр» 6.

К первому входу-выходу сети цифровой телефонной связи 13 подключен третий вход-выход сервера 7, ко второму входу-выходу - блок цифровой связи 20 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, к третьему входу-выходу - блок цифровой связи 22 тренажера орбитального узлового модуля 21, к четвертому входу-выходу - третий вход-выход пульта контроля и управления тренировкой 24, к пятому входу-выходу - блок цифровой связи рабочего места экипажа 32, к шестому входу-выходу - блок цифровой связи 41 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35.

Консоль оператора 8 подключена к четвертому входу-выходу сервера 7.

Средства имитации связи «Борт-Земля» 29 подключены к четвертому входу-выходу пульта контроля и управления тренировкой 24.

Выход автоматизированного рабочего места инструктора функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 16 через видеокоммутатор 18 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14 подключен к средствам отображения информации коллективного пользования 17 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14.

Выход контроллера с модулями сопряжения с объектом 23 подключен к комплекту светильников и вентиляторов 26, ко второму входу-выходу контроллера с модулями сопряжения с объектом 23 подключен блок управления оборудованием освещения и вентиляции 27, к третьему входу-выходу - комплект оборудования стыковочных агрегатов 31, к четвертому входу-выходу - блок вентилей (клапанов) для выравнивания давления 28.

Выход автоматизированного рабочего места инструктора 37 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35 через видеокоммутатор 39 подключен к средствам отображения информации коллективного пользования 38 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35.

Соединение (подключение) мобильного автоматизированного рабочего места 9 к сети передачи данных 11 может быть выполнено как по проводному, так и по беспроводному варианту (по стандарту Wi-Fi).

Интегрирующая система 1 предназначена для обеспечения информационного взаимодействия основных объектов тренажерного комплекса: функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, тренажера орбитального узлового модуля 21 и функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетов 35.

Специализированный тренажер «Модель бортовой вычислительной системы PC МКС» 2 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю. А. Гагарина»: Комплекс тренажеров PC MKC, http://www.gctc.ru/main.php?id=133) предназначен для отработки экипажами и наземным персоналом навыков по эксплуатации бортовой вычислительной системы PC МКС.

Специализированный тренажер «Телеоператор-2» 3 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им.Ю.А.Гагарина»: http://www.gctc.ru/main.php?id=144) предназначен для подготовки экипажей долговременных экспедиций к реализации режима ручного телеуправления (с борта МКС) сближением и стыковкой беспилотных объектов (таких как транспортный грузовой корабль «Прогресс», модули дооснащения, европейский транспортный корабль ATV и др.).

Специализированный тренажер «Выход-2» 4 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им.Ю.А.Гагарина»: http://www.gctc.ru/main.php?id=145) позволяет осуществлять обучение космонавтов на всех этапах подготовки по следующим задачам: изучение устройства, конструкции и компоновки скафандров для внекорабельной деятельности типа «Орлан», подготовка скафандра к использованию, его техническое обслуживание и ремонт, работа в скафандре, управление его системами в штатных режимах и в нештатных ситуациях, управление комплексом средств шлюзования при выполнении операций в шлюзовых отсеках в соответствии с требуемыми циклограммами работ.

«Гидролаборатория» 5 (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им.Ю.А.Гагарина»: http://www.gctc.ru/mam.php?id=130) предназначена для проведения тренировок космонавтов в условиях моделируемой невесомости в гидросреде и обеспечивает решение задач: подготовки космонавтов для внекорабельной деятельности, выполнения экспериментальных исследований, проведения эргономических испытаний объектов космической техники и синхронного сопровождения работ, выполняемых космонавтами в открытом космосе.

«Молодежный образовательный Космоцентр» 6 (см. Web-страницу: Космоцентр ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А.Гагарина», http://www.cosmocentr.ru/) предназначен для: первоначальной общекосмической подготовки школьников с использованием современных информационно-телекоммуникационных образовательных технологий, в том числе технологии виртуальной реальности, целевой профессиональной подготовки студентов старших курсов и молодых специалистов к работе в организациях аэрокосмической отрасли, ознакомления школьников и студентов с историей и достижениями отечественной и мировой космонавтики, изучения возможностей применения космических технологий в интересах человека, гармоничного сочетания обучения школьников с патриотическим воспитанием. Молодежный образовательный Космоцентр представляет собой единый интегрированный программно-технический обучающий комплекс, включающий в себя:

- комплекс макетов модулей орбитальной станции «Мир»;

- реконфигурируемый процедурный тренажер самолетов и вертолетов;

- многофункциональный мультимедийный комплекс;

- специализированный тренажер «Виртуальный транспортный космический корабль «Союз-ТМА»;

- виртуальный Центр управления полетами;

- мультимедийную аудиторию конференц-зал;

- мультимедийный учебный класс (лаборатория);

- научную лабораторию (научный модуль).

Сервер 7 интегрирующей системы 1 представляют собой высокопроизводительный компьютер в промышленном исполнении (в корпусе, предназначенном для установки в стойку с форм-фактором 19-ть дюймов). Основное назначение сервера 7 - обеспечение передачи информации по сети передачи данных 11 между средствами вычислительной техники, встроенными в основные составные части тренажного комплекса (специализированный тренажер «Модель бортовой вычислительной системы PC MKC» 2, мобильное автоматизированное рабочее место 9, автоматизированное рабочее место обучаемых 15 и инструктора 16 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, контроллер с модулями сопряжения с объектом 23, пульт контроля и управления тренировкой 24, автоматизированное рабочее место обучаемых 36 и инструктора 37 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35. Кроме этого, в сервер 7 на долговременное хранение из основных объектов тренажерного комплекса (функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, тренажера орбитального узлового модуля 21 и функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35) поступает информация по результатам учебного процесса, например, от пульта контроля и управления тренировкой 24 - результаты зачетной тренировки экипажа в тренажере орбитального узлового модуля 21. Помимо этого, сервер 7 предназначен для получения (по сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 12) и записи аудио-видеоинформации от телекамер наблюдения (со встроенными микрофонами), которые установлены в основных объектах тренажерного комплекса, а также передачи этой информации по запросам заинтересованных пользователей, например, инструктору за пультом контроля и управления тренировкой 24. Кроме того, с использованием сервера 7 выполняется коммутация, трансляция и запись (с возможностью последующего воспроизведения заинтересованными пользователями) речевых переговоров абонентов, циркулирующих по сети цифровой телефонной связи 13, а также информационный обмен между всеми тремя сетями 11,12 и 13 интегрирующей системы 1.

Консоль оператора 8 предназначена для управления сервером 7 и представляет собой комплект, состоящий из компьютерного LCD-монитора, клавиатуры и манипулятора «Мышь».

Мобильное автоматизированное рабочее место 9 предназначено для обеспечения возможности решения, при необходимости, следующих основных задач:

- использование обучаемыми в качестве автоматизированного рабочего места обучаемого для повышения эффективности предтренажерной подготовки (самоподготовки) членов экипажа, находящихся непосредственно рядом или во внутреннем объеме рабочего места экипажа - полномасштабном макете орбитального узлового модуля Российского сегмента МКС;

- использование обучаемыми в качестве автоматизированного рабочего места обучаемого для оперативного просмотра бортовой документации в электронном виде (инструкций, схем и т.д.) или при отработке процедур информационной поддержки деятельности экипажа операторами наземных служб сопровождения полета в ходе тренировки сложных, в том числе, нештатных ситуаций, «возникающих на орбите Земли»;

- использование инструктором в качестве дополнительного автоматизированного рабочего места инструктора, позволяющего при нахождении вместе с обучаемыми космонавтами во внутреннем объеме макета рабочего места экипажа значительно повысить эффективность контроля за ходом тренировки;

- использование инструктором-методистом в качестве дополнительного автоматизированного рабочего места инструктора, позволяющего при нахождении на одном из основных объектов тренажерного комплекса непосредственно на месте оценить эффективность применяемых методик подготовки.

В качестве мобильного автоматизированного рабочего места 9 используется лэптоп или планшетный компьютер.

Многоканальный видеорегистратор 10, предназначенный для записи аудио-видеоинформации от выбранных телекамер наблюдения, реализован на базе автономного регистратора с RAID-массивом на жестких магнитных дисках большого объема.

Сеть передачи данных 11, сеть видеонаблюдения и аудиопрослушивания 12 и сеть цифровой телефонной связи 13 интегрирующей системы 1 реализованы на базе высокоскоростных сетевых коммутаторов локальной вычислительной сети с интерфейсом «Ethernet» и кабелей связи типа «витая пара категории 6».

Автоматизированное рабочее место обучаемых 15 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки и автоматизированное рабочее место обучаемых 36 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35 предназначены для размещения трех обучаемых за эргономичными компьютерными столами и реализованы на базе трех персональных компьютеров.

Автоматизированное рабочее место инструктора 16 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14 и автоматизированное рабочее место инструктора 37 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35 предназначены для размещения одного инструктора за эргономичным компьютерным столом и реализованы на базе трех персональных компьютеров.

В качестве средств отображения информации коллективного пользования 17 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14 и средства отображения информации коллективного пользования 38 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35 используются две большеразмерные LCD-панели со встроенными акустическими системами.

Видеокоммутатор 18 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14 и видеокоммутатор 39 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35 предназначен для коммутации видеосигналов от персональных компьютеров автоматизированного рабочего места инструктора 16 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14 и автоматизированного рабочего места инструктора 37 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35 на большеразмерные LCD-панели средств отображения информации коллективного пользования 17 и 38.

В качестве телекамеры наблюдения 19 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, телекамеры 30 рабочего места экипажа 25 и телекамеры 40 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35 используются дистанционно управляемые (с возможность управления углом обзора, масштабированием и фокусировкой изображения) IP-камеры со встроенными микрофонами.

Блоки цифровой связи 20 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, 22 тренажера орбитального узлового модуля 21, 32 рабочего места экипажа 25 и 41 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35 предназначены для обеспечения речевых переговоров между инструкторами основных объектов тренажерного комплекса и обслуживающим персоналом по сети цифровой телефонной связи 13 (то есть, для обеспечения, так называемой, ремонтно-технологической связи). Данные блоки представляют собой малогабаритные IP-устройства с микротелефонными гарнитурами.

Контроллер с модулями сопряжения с объектом 23 предназначен для обеспечения функционирования бортового оборудования, установленного в рабочем месте экипажа 25 тренажера орбитального узлового модуля 21. В качестве контроллера с модулями сопряжения с объектом 23 используются PC-совместимый промышленный котроллер, оснащенный необходимым набором модулей ввода-вывода сигналов.

Пульт контроля и управления тренировкой 24, обеспечивающий размещение двух инструкторов и инженера за эргономичными компьютерными столами, реализован на базе трех персональных компьютеров. Для обеспечения имитации связи «Борт-Земля» с обучаемыми, располагающимися во внутреннем объеме рабочего места экипажа 25, в состав пульта контроля и управления тренировкой 24 включены два блока цифровой связи, аналогичные блокам цифровой связи 20, 22, 32 и 41. Пульт контроля и управления тренировкой 24 предназначен для задания «сценария полета» и начальных условий тренировки, запуска и оперативного контроля хода тренировки, ввода отказов, а также останова и завершения тренировки.

Рабочее место экипажа 25 представляет собой полномасштабный макет орбитального узлового модуля Российского сегмента МКС (см. фото 1) и Web-страницу Федерального космического агентства: «В РКК «Энергия» утвердили эскиз нового узлового модуля МКС», 15.01.2011, http://www.federalspace.ru/main.php?id=2&nid=14689), созданный на базе сборно-разборной каркасно-модульной конструкции с использованием способа создания полномасштабных (крупногабаритных) натурных макетов объектов аэрокосмической техники (см. Заявку ООО «Центра тренажеростроения» на получение патента РФ на изобретение №2012115841 от 19.04.2012). Макет имеет сферическую форму с габаритными размерами: 4040 мм×3468 мм×3468 мм. Главные рабочие устройства орбитального узлового модуля - шесть стыковочных узлов активного и пассивного типов.

Во внутреннем объеме рабочего места экипажа 25 установлены: комплект светильников и вентиляторов 26, блок управления оборудованием освещения и вентиляции 27; блок вентилей (клапанов) для выравнивания давления 28, средства имитации связи «Борт-Земля» 29 и комплект габаритных макетов бортового оборудования 33.

Блок вентилей (клапанов) для выравнивания давления 28, включающий вентили (клапаны) контроля, стравливания и выравнивания давления воздуха во внутреннем объеме макета рабочего места экипажа 25 с «состыкованными космическими аппаратами», а также комплект оборудования стыковочных агрегатов 31, включающий переходные люки, шесть стыковочных узлов, датчики положения и контроля и т.д., предназначены для отработки обучаемым экипажем процедур использования орбитального узлового модуля в составе Российского сегмента Международной космической станции по прямому назначению (стыковка/отстыковка от МКС космических аппаратов).

Основная часть (средства отображения информации, органы управления, переходные люки, датчики положения и т.д.) комплекта оборудования стыковочных агрегатов 31 размещена во внутреннем объеме макета рабочего места экипажа 25, а другая часть (непосредственно стыковочные узлы, датчики контроля и т.д.) - на его внешней поверхности.

Комплект габаритных макетов бортового оборудования 33, предназначенный для воссоздания интерьера орбитального узлового модуля, состоит из устройств, приборов и т.д. бортового оборудования, которые во внешнему виду полностью идентичны штатным.

Комплект габаритных макетов навесного оборудования 34, состоящий из мишеней, антенн и т.д., а также внешние части непосредственно стыковочных узлов, которые во внешнему виду полностью идентичны штатным, предназначены для воссоздания узнаваемого внешнего облика (экстерьера) орбитального узлового модуля.

Предлагаемый тренажерный комплекс работает следующим образом.

Перед началом обучения на тренажерном комплексе орбитального узлового модуля PC МКС обучаемые космонавты экипажей МКС и специалисты (руководители и операторы) по управлению полетами проходят соответствующую теоретическую подготовку. Кроме этого, для эффективного использования основных объектов тренажерного комплекса по прямому назначению производится тщательная методическая проработка содержания и последовательности учебных мероприятий. В соответствии с планом подготовки, группам обучаемых вначале представляется рабочее место экипажа 25 - полномасштабный макет орбитального узлового модуля PC МКС для ознакомления с внешним видом, интерьером и т.д. Далее запускается сервер 7 интегрирующей системы 1, обучаемые космонавты размещаются на автоматизированных рабочих местах обучаемых стенда предтренажерной подготовки 15, а инструктор - на автоматизированном рабочем месте инструктора 16 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки. Инструктор по сети передачи данных 11 запрашивает у сервера 7 пакет информации, необходимой для проведения учебного мероприятия, а затем, с помощью персональных компьютеров, входящих в состав автоматизированного рабочего места инструктора 16, видеокоммутатора 18 и средств отображения информации коллективного пользования 17 предъявляет обучаемым учебный материал во всем необходимом многообразии: текст, речевая информация, 20-графика, видео с аудио-сопровождением, вовлекая обучаемых в так называемый интерактивный учебный процесс, заключающийся в активном взаимодействии обучаемых с изучаемой предметной областью путем ритмичного чередования (по заранее подготовленному сценарию) выдачи модулей (порций) учебной информации и ожидании ответных реакций (конкретных ответных действий) на эту информацию от обучаемых, в том числе, путем организации оперативных опросов, а также проведения автоматизированного тестирования.

При этом инструктор с помощью блока цифровой связи 20 имеет возможность вести переговоры с другими абонентами сети цифровой связи 13, а ход учебного процесса может контролироваться заинтересованными пользователями по сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 12 с помощью телекамеры наблюдения 19. Конкретные результаты проведенного учебного мероприятия, например, результаты автоматизированного тестирования обучаемых космонавтов по теме, изученной в данном учебном мероприятии, пересылаются на долговременное хранение в сервер 7.

После завершения предтренажерной подготовки на функционально-моделирующего стенде 14, обучаемые космонавты имеют, при необходимости, возможность подойти непосредственно к рабочему месту экипажа 25 тренажера орбитального узлового модуля 21 или разместиться в его внутреннем объеме с лэптопом или планшетным компьютером (мобильное автоматизированное рабочее место 9) для закрепления полученных знаний в режиме самоподготовки, причем практически без каких-либо ограничений по времени.

Аналогично выполняется подготовка специалистов по управлению полетами - на автоматизированных рабочих местах обучаемых 36 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35.

После успешного окончания предтренажерной подготовки обучаемые космонавты переходят на тренажер орбитального узлового модуля 21, размещаются в рабочем месте экипажа 25, а два инструктора и инженер тренажера - за пультом контроля и управления тренировкой 24.

Ввод начальных условий и запуск тренировки.

Инструктор, выбирая предусмотренный планом подготовки «сценарий полета» и соответствующие начальные условия тренировки (исходные положения и ориентации МКС и космических аппаратов, подлежащих стыковке-отстыковке, а также конфигурацию технических средств тренажера и состав имитируемого бортового оборудования рабочего места экипажа 25), запускает тренировку. При этом с помощью компьютера пульта контроля и управления тренировкой 24 начальные условия тренировки через сеть передачи данных 11 поступают в сервер 7, который, установив, при необходимости, информационный обмен со специализированным тренажером «Модель бортовой вычислительной системы PC МКС» 2, имитирует соответствующее функционирование штатного бортового оборудования рабочего места экипажа 25 орбитального узлового модуля.

Для создания нормальных условий жизнедеятельности при проведении тренировки, обучаемые космонавты с помощью блока управления оборудованием освещения и вентиляции 27 осуществляют включение или выключение отдельных светильников и вентиляторов из комплекта 26.

По одному из типовых «сценариев полета», обучаемые космонавты, находясь в рабочем месте экипажа 25, по средствам имитации связи «Борт-Земля» 29 получают от инструктора (использующего блок цифровой связи пульта контроля и управления тренировкой 24), например, информацию о «пристыковке» к одному из стыковочных узлов орбитального узлового модуля транспортного пилотируемого космического корабля «Союз-ТМА». После чего обучаемые космонавты с помощью блока вентилей (клапанов) для выравнивания давления 28 осуществляют контроль значений давления во внутреннем объеме рабочего места экипажа 25 и в «пристыкованном» космическом корабле, производят необходимое стравливание и выравнивание давления воздуха, а затем открывают соответствующий переходной люк (из комплекта оборудования стыковочных агрегатов 31).

При отработке «полетов со сложным сценарием», в тренажерном комплексе предусмотрена возможность использования лэптопа или планшетного компьютера (мобильное автоматизированное рабочее место 9), который подключается к сети передачи данных 11 по проводному или беспроводному варианту и позволяет обучаемым космонавтам выполнить оперативный просмотр необходимой бортовой документации в электронном виде (инструкций, схем и т.д.) или «получить информационную поддержку» от наземных служб сопровождения полета.

Инструктор, находясь за пультом контроля и управления тренировкой 24, имеет возможность осуществлять объективный контроль за действиями экипажа, а именно, с помощью контроллера с модулями сопряжения с объектом 23 - за всеми манипуляциями обучаемых космонавтов с блоком управления оборудованием освещения и вентиляции 27 и блоком вентилей (клапанов) для выравнивания давления 28, а также с переходными люками, которые оснащены датчиками положения. Кроме этого, с помощью телекамеры наблюдения 30 инструктор может осуществлять дистанционное визуальное наблюдение за действиями экипажа и прослушивание переговоров членов экипажа.

Для повышения эффективности контроля за ходом тренировки, в тренажерном комплексе предусмотрена возможность использования лэптопа или планшетного компьютера, подключенного к сети передачи данных 11, в качестве дополнительного автоматизированного рабочего места инструктора, позволяющего инструктору находиться вместе с обучаемыми космонавтами во внутреннем объеме макета рабочего места экипажа.

Ввод отказов.

В процессе тренировки, с пульта контроля и управления тренировкой 24 для инструктора предусмотрена возможность ввода следующих основных отказов на выбор или в требуемой комбинации:

- отказ отдельных светильников и вентиляторов из комплекта светильников и вентиляторов 26;

- отказ отдельных средств отображения информации (индикаторы, сигнальные табло, транспаранты и т.д.) комплекта светильников и вентиляторов 26, блока управления оборудованием освещения и вентиляции 27, блока вентилей (клапанов) для выравнивания давления 28 и комплекта оборудования стыковочных агрегатов 31;

- отказ отдельных органов управления (клавиши, тумблеры, переключатели и т.д.) блока управления оборудованием освещения и вентиляции 27, блока вентилей (клапанов) для выравнивания давления 28;

- отказ отдельных датчиков контроля (датчики касания, датчики промаха и т.д.) стыковочных узлов из комплекта оборудования стыковочных агрегатов 31;

- отказ отдельных датчиков положения (конечные выключатели, путевые переключатели и т.д.) переходных люков из комплекта оборудования стыковочных агрегатов 31.

В зависимости от выполняемого «сценария полета», инструктор производит для имитации отказов - «блокирование» необходимых каналов ввода-вывода сигналов в контроллере с модулями сопряжения с объектом 23.

Останов и завершение тренировки.

Инструктор, выполнив требуемый «сценарий полета», производит останов и выдает команду на завершение тренировки.

При необходимости более глубокого «погружения», чем позволяют возможности функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами 35, для специалистов по управлению полетами можно провести ознакомительные тренировки на тренажере орбитального узлового модуля 21.

Для оценки реальной эффективности применяемых методик подготовки предусмотрена возможность использования лэптопа или планшетного компьютера, подключенного к сети передачи данных 11 и позволяющего инструктору-методисту находиться непосредственно на одном из основных объектов тренажерного комплекса.

В тренажерном комплексе все наиболее важные события, например процесс зачетной тренировки в тренажере орбитального узлового модуля 22, можно записать многоканальным видеорегистратором 10, что позволяет в спорных ситуациях произвести объективный «разбор полетов».

Одним из наиболее существенных отличительных особенностей предлагаемого изобретения является возможность применения тренажерного комплекса для совместной всесторонней профессиональной подготовки экипажей МКС и специалистов наземных служб. Причем для реализации одного из эффективных методических приемов: «от простого к сложному», в тренажерном комплексе предоставляется, например, возможность специалистам (руководитель полетов и операторы) по управлению полетами, находящимся в функционально-моделирующем стенде подготовки операторов центра управления полетами 35, проведения по определенному сценарию совместных тренировок с экипажем, находящимся в функционально-моделирующем стенде предтренажерной подготовки 14, а затем с этим же экипажем, переместившимся в рабочее место экипажа 25 тренажера орбитального узлового модуля 21 - по более сложному и насыщенному сценарию. При этом информационный обмен по сети передачи данных 11 между средствами вычислительной техники, встроенными в составные части тренажного комплекса (автоматизированное рабочее место обучаемых 15 и инструктора 16 функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки 14, контроллер с модулями сопряжения с объектом 23, пульт контроля и управления тренировкой 24, автоматизированное рабочее место обучаемых 36 и инструктора 37 функционально-моделирующего стенда подготовки операторов 35) и участвующими в совместных тренировках, в реальном масштабе времени координируется сервером 7. Что же касается имитации связи «Борт-Земля», то в совместных тренировках данная связь осуществляется по цепочке: блок цифровой связи 20 в функционально-моделирующем стенде предтренажерной подготовки 14 (средства имитации связи «Борт-Земля» 29 в рабочем месте экипажа 32) - сеть цифровой телефонной связи 13 - блок цифровой связи 41 в функционально-моделирующем стенде подготовки операторов центра управления полетами 35.

Помимо своего основного назначения - профессиональной подготовки космонавтов и специалистов наземных служб, в тренажерном комплексе предусмотрена возможность передачи аудио-видеоинформации в «Молодежный образовательный Космоцентр» 6, что обеспечивает такую уникальную возможность, как ознакомление школьников, студентов и молодых специалистов с одной из наиболее важных и интересных процедур, происходящих в пилотируемой космонавтике на орбите Земли, а именно, стыковок с МКС разнообразных космических аппаратов, которые «выполняют» хоть и на наземных технических средствах обучения, но все же, высокопрофессиональные специалисты. Например, школьники, находясь в мультимедийной аудитории или виртуальном Центре управления полетами «Молодежного образовательного Космоцентра» 6, имеют возможность наблюдать за работой космонавтов в тренажере орбитального узлового модуля 21.

К техническим результатам, полученным в результате расширения функциональных возможностей тренажерного комплекса, относится следующее:

- одновременная подготовка 3-х обучаемых космонавтов с использованием современных информационно-коммуникационных образовательных технологий, в том числе, технологий виртуальной реальности на базе средств функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки;

- обеспечение одновременной подготовки еще дополнительно 3-х обучаемых космонавтов с использованием современных информационно-коммуникационных образовательных технологий, в том числе, технологий виртуальной реальности на базе (не задействованных по прямому назначению) средств функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетов, который по предоставляемым возможностям для обучения абсолютно аналогичен функционально-моделирующего стенду предтренажерной подготовки;

- обеспечение одновременной подготовки 3-х специалистов (руководитель полетов и операторы) наземных служб по управлению полетами орбитальных модулей МКС с использованием современных информационно-коммуникационных образовательных технологий, в том числе, технологий виртуальной реальности на базе средств функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетов;

- обеспечение возможности предоставления обучаемым космонавтам и специалистам наземных служб аудио-видеоинформации (связанной с решением задач стыковки и отстыковки космических аппаратов) при проведении тренировок космонавтов на специализированных тренажерах «Телеоператор-2» и «Выход-2», а также в «Гидролаборатории»;

- обеспечение возможности осуществления с помощью мобильного автоматизированного рабочего места предтренажерной подготовки (самоподготовки) для обучаемых космонавтов, находящихся непосредственно рядом или во внутреннем объеме макета рабочего места экипажа тренажера орбитального узлового модуля;

- обеспечение возможности приобретения обучаемыми космонавтами устойчивых сенсорно-моторных навыков по эффективному управлению бортовым оборудованием рабочего места экипажа орбитального узлового модуля PC MKC;

- создание замкнутого объема и воспроизведение интерьера с полной имитацией рабочих зон космонавтов во внутреннем объеме макета рабочего места экипажа (необходимых для выполнения задач стыковки и отстыковки космических аппаратов), идентичных интерьеру и рабочим зонам в реальном орбитальном узловом модуле PC MKC;

- обеспечение возможности имитации связи «Борт-Земля» и ведения переговоров по средствам ремонтно-технологической связи;

- обеспечение возможности с помощью мобильного автоматизированного рабочего места оперативного просмотра членами экипажа бортовой документации в электронном виде и отработки процедур информационной поддержки деятельности экипажа операторами наземных служб сопровождения полета в ходе тренировки сложных, в том числе, нештатных ситуаций, «возникающих на орбите Земли»;

- возможность использования инструктором мобильного автоматизированного рабочего места в качестве дополнительного автоматизированного рабочего места инструктора, позволяющего при нахождении вместе с обучаемыми космонавтами во внутреннем объеме макета рабочего места экипажа значительно повысить эффективность контроля за ходом тренировки;

- возможность использования инструктором-методистом мобильного автоматизированного рабочего места, позволяющего при нахождении на одном из основных объектов тренажерного комплекса непосредственно на месте оценить реальную эффективность применяемых методик подготовки:

- применение тренажерного комплекса для совместной всесторонней профессиональной подготовки экипажей МКС и специалистов наземных служб;

- возможность ознакомления школьников, студентов и молодых специалистов с такой важной и интересной процедурой, как стыковка с МКС космических аппаратов.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемый тренажерный комплекс может быть изготовлен на базе известных комплектующих изделий и технологического оборудования.

Предлагаемое техническое решение предполагается в полном объеме практически реализовать в комплексном тренажере узлового модуля PC МКС (шифр «КТ УМ-МКС», поставка по документу ЦТКФ. 161454.093) в ФГБУ «НИИ ЦПК им.Ю.А.Гагарина» (Звездный городок. Московская обл.).

Таким образом, предлагаемый тренажерный комплекс орбитального узлового модуля Российского сегмента Международной космической станции является высокотехнологичной разработкой и обладает весьма широкими функциональными возможностями, позволяя организовать на объектах стендово-тренажерной базы ФГБУ «НИИ ЦПК им.Ю.А.Гагарина» (после тщательной методической проработки, одновременно на базе современных информационно-коммуникационных образовательных технологий, в том числе, технологий виртуальной реальности и не менее чем для 9-ти обучаемых) поэтапный процесс всесторонней высокопрофессиональной подготовки экипажей МКС совместно со специалистами (руководители полетов и операторы) по управлению полетами, работающими в Центре управления полетами Федерального Космического Агентства (г.Королев, Московская обл.), к эффективной эксплуатации узлового модуля PC МКС на орбите Земли.

На основании вышеизложенного и по результатам проведенного патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемый тренажерный комплекс отвечает критериям «Новизна», «Изобретательский уровень» и «Промышленная применимость» и может быть защищен патентом РФ на изобретение.

Изобретение относится к космическому тренажеростроению. Тренажерный комплекс включает интегрирующую систему 1, специализированный тренажер «Модель бортовой вычислительной системы PC МКС» 2, специализированный тренажер «Телеоператор-2» 3, специализированный тренажер «Выход-2» 4, «Гидролабораторию» 5, «Молодежный образовательный Космоцентр» 6. Тренажерный комплекс содержит также интегрирующую систему 1, функционально-моделирующий стенд предтренажерной подготовки 14, тренажер орбитального узлового модуля 21, состоящего из блока цифровой связи 22, контроллера с модулями сопряжения с объектом 23, пульта контроля и управления тренировкой 24 и рабочего места экипажа 25. Рабочее место экипажа 25 состоит из комплекта светильников и вентиляторов 26, блока управления оборудованием освещения и вентиляции 27, блока вентилей (клапанов) для выравнивания давления 28, средств имитации связи «Борт-Земля» 29, телекамеры наблюдения 30, комплекта оборудования стыковочных агрегатов 31, блока цифровой связи 32, комплекта габаритных макетов бортового оборудования 33 и комплекта габаритных макетов навесного оборудования 34. Тренажерный комплекс включает также функционально-моделирующий стенд подготовки операторов центра управления полетами 35. В результате расширяются функциональные возможности тренажерного комплекса. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 фото.

1. Тренажерный комплекс орбитального узлового модуля Российского сегмента Международной космической станции, содержащий пульт контроля и управления тренировкой, рабочее место экипажа, представляющее собой макет космического аппарата и включающее блок управления оборудованием освещения и вентиляции, блок вентилей (клапанов) для выравнивания давления, средства имитации связи «Борт-Земля» и телекамеру наблюдения рабочего места экипажа, причем средства имитации связи «Борт-Земля» подключены к четвертому входу-выходу пульта контроля и управления тренировкой, отличающийся тем, что в него введены интегрирующая система, включающая сервер, консоль оператора, мобильное автоматизированное рабочее место, многоканальный видеорегистратор, сеть передачи данных, сеть видеонаблюдения и аудиопрослушивания и сеть цифровой телефонной связи;
специализированный тренажер «Модель бортовой вычислительной системы PC MKC», специализированный тренажер «Телеоператор-2», специализированный тренажер «Выход-2», «Гидролаборатория» и «Молодежный образовательный Космоцентр»;
функционально-моделирующий стенд предтренажерной подготовки, включающий автоматизированное рабочее место обучаемых, автоматизированное рабочее место инструктора, средства отображения информации коллективного пользования, видеокоммутатор, телекамеру наблюдения и блок цифровой связи, причем выход автоматизированного рабочего места инструктора через видеокоммутатор подключен к средствам отображения информации коллективного пользования;
тренажер орбитального узлового модуля, включающий блок цифровой связи тренажера орбитального узлового модуля, контроллер с модулями сопряжения с объектом, причем в состав тренажера орбитального узлового модуля входит рабочее место экипажа, в которое введены комплект светильников и вентиляторов, комплект оборудования стыковочных агрегатов, блок цифровой связи рабочего места экипажа, комплект габаритных макетов бортового оборудования и комплект габаритных макетов навесного оборудования;
функционально-моделирующий стенд подготовки операторов центра управления полетами, включающий автоматизированное рабочее место обучаемых, автоматизированное рабочее место инструктора, средства отображения информации коллективного пользования, видеокоммутатор, телекамеру наблюдения и блок цифровой связи, причем выход автоматизированного рабочего места инструктора через видеокоммутатор подключен к средствам отображения информации коллективного пользования; причем консоль оператора подключена к четвертому входу-выходу сервера, а к первому входу-выходу сети передачи данных подключен специализированный тренажер «Модель бортовой вычислительной системы PC МКС», ко второму входу-выходу - первый вход-выход сервера, к третьему входу-выходу - вход-выход мобильного автоматизированного рабочего места, к четвертому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к пятому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к шестому входу-выходу - первый вход-выход контроллера с модулями сопряжения с объектом тренажера орбитального узлового модуля, к седьмому входу-выходу - первый вход-выход пульта контроля и управления тренировкой, к восьмому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами, к девятому входу-выходу - первый вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами;
к первому входу сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания подключен специализированный тренажер «Телеоператор-2», ко второму входу - специализированный тренажер «Выход-2», к третьему входу - «Гидролаборатория», к первому входу-выходу - второй вход-выход сервера, ко второму входу-выходу - многоканальный видеорегистратор, к третьему входу-выходу - телекамера наблюдения функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к четвертому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к пятому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к шестому входу-выходу - телекамера наблюдения рабочего места экипажа, к седьмому входу-выходу - второй вход-выход пульта контроля и управления тренировкой тренажера орбитального узлового модуля, к восьмому входу-выходу - телекамера наблюдения функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами, к девятому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места обучаемых функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами, к десятому входу-выходу - второй вход-выход автоматизированного рабочего места инструктора функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами, а к выходу сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания подключен «Молодежный образовательный Космоцентр»; причем к первому входу-выходу сети цифровой телефонной связи подключен третий вход-выход сервера, ко второму входу-выходу - блок цифровой связи функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки, к третьему входу-выходу - блок цифровой связи тренажера орбитального узлового модуля, к четвертому входу-выходу - третий вход-выход пульта контроля и управления тренировкой тренажера орбитального узлового модуля, к пятому входу-выходу - блок цифровой связи рабочего места экипажа, к шестому входу-выходу - блок цифровой связи функционально-моделирующего стенда подготовки операторов центра управления полетами;
а выход контроллера с модулями сопряжения с объектом тренажера орбитального узлового модуля подключен к комплекту светильников и вентиляторов, ко второму входу-выходу контроллера с модулями сопряжения с объектом подключен блок управления оборудованием освещения и вентиляции, к третьему входу-выходу - комплект оборудования стыковочных агрегатов, к четвертому входу-выходу - блок вентилей (клапанов) для выравнивания давления.

2. Тренажерный комплекс по п.1, отличающийся тем, что рабочее место экипажа представляет собой полномасштабный макет орбитального узлового модуля Российского сегмента Международной космической станции.

3. Тренажерный комплекс по п.1, отличающийся тем, что пульт контроля и управления тренировкой входит в состав тренажера орбитального узлового модуля.

4. Тренажерный комплекс по п.1, отличающийся тем, что соединение (подключение) мобильного автоматизированного рабочего места к сети передачи данных выполнено беспроводным по стандарту Wi-Fi.