Тренажер обучения вождению гусеничной машины Российский патент 2022 года по МПК G09B9/04 

Изобретение относится к тренажерам для обучения вождению гусеничной машины.

Известны тренажеры для обучения механика-водителя гусеничной машины, обеспечивающие формирование необходимых первичных навыков вождения.

Из изученных аналогов в качестве прототипа к предлагаемому изобретению взят тренажер для обучения вождению гусеничной машины (см. патент №2723504, бюл. №17 от 11 июня 2020 г.), который принят в качестве прототипа.

Тренажер для обучения механика-водителя гусеничной машины, который взят в качестве прототипа, содержит 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.

Недостатком данного тренажера 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 современных гусеничных машинах, что обуславливает необходимость вести поиск более совершенных тренажеров для обучения вождению.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей тренажера обучения вождению гусеничной машины и повышение качества подготовки механика-водителя за счет быстрого развития у обучаемого 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.

Устройство тренажера поясняется фиг. 1÷3.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого тренажера обучения вождению 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 нее светодиодными индикаторами 21 предельного отклонения вправо, 22 малого и среднего отклонения вправо, 23 малого и среднего отклонения влево, 24 предельного отклонения влево.

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 фиг. 2, содержит две группы формирователей, предназначенных для преобразования напряжения «отклонения» гусеничной машины от заданной траектории в сигналы световой индикации. Напряжение отклонения от траектории (вх тр.) подается на входы двух групп формирователей: группу DA1-2, DA2-2, DA3-2 - «отклонение влево» и через инвертор DA7-2 на группу DA4-2, DA5-2, DA6-2 «отклонение вправо».

Формирователи собраны по схеме компараторов, на прямые входы которых подаются напряжения пропорциональные отклонению, а на инверсные - напряжения с цепочки потенциометров R5-2, R8-2, R11-2, задающих уровни срабатывания компараторов при отклонении влево и с цепочки потенциометров R22-2, R37-2, R17-2 при отклонении вправо.

Усилитель-детектор, принципиальная схема которого показана на фиг. 3, состоит из диодных детекторов положительного и отрицательного напряжения, включенных на вход суммирующего усилителя ДА-1-3.

Детектор отрицательного напряжения подключен к первому (Bx1) и состоит из элементов Д1-3, R1-3, С1-3. Детектор положительного напряжения Д2-3, R5-3, С2-3 подключен ко второму датчику (Вх2).

Общей для обеих детекторов является цепь суммирующих резисторов R2-3, R3-3, R4-3 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, R6-3 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, R13-3, C5-3.

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 (DA1-2, DA2-2, DA3-2) «отклонение влево», и через инвертор 10 (DA7-2) на группу формирователей 11 (DA4-2, DA5-2, DA6-2) «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 ДА 1-2 группы формирователей 9 «отклонение влево». Уровни срабатывания этих компараторов задаются задатчиком уровней отклонения влево (потенциометрами R8-2 «2 л» и R5-2 «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 R22-2 «1 ПР», R37-2 «2 ПР», R17-2 «3 ПР»).

Генератор 13 мигания, собранный на микросхеме DA8-2,1 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 Д А6-2 сигналы генератора мигания через инвертор ДА9-2, диод УД9-2 или УД 10-2 подаются на базу эмиттерного повторителя VT2-2 или VT4-2. В качестве нагрузки эмиттерных повторителей включены светодиоды 23 (УД 14-2) и 22 (УД 16-2) зеленого цвета, мигающие при начальном отклонении.

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 (VД14-2) или 22 (VД16-2) 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 эмиттерный повторитель VT1-2 или УТ3-2 включается индикатор красного цвета 24 (VД13-2) или 21 (VД15-2). 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%.

Изобретение относится к тренажерам обучения вождению гусеничных машин. Тренажер содержит электрогидропривод колебательного движения кабины, блок моделирования динамики движения, блок имитации визуальной обстановки, пульт управления инструктора, задатчик уровней «отклонения вправо», счетчик времени, усилитель-детектор, задатчик уровней «отклонения влево». Введены группа формирователей «отклонения влево», инвертор, группа формирователей «отклонения вправо», первый элемент 2И-НЕ, генератор мигания, второй элемент 2И-НЕ, блок оценки, триггер, эмиттерный повторитель малого и среднего отклонений влево, блок питания, эмиттерный повторитель малого и среднего отклонений вправо, светодиодная линейка, расположенная в поле зрения смотрового прибора механика-водителя гусеничной машины, с вмонтированными в нее светодиодными индикаторами предельного отклонения вправо и предельного отклонения влево, малого и среднего отклонений вправо, малого и среднего отклонения влево. Повышается качество подготовки обучаемых, сокращается время на обучение. 3 ил.

Тренажер обучения вождению гусеничной машины, 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, отличающийся тем, что в него 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 отклонений влево, эмиттерный повторитель малого и среднего отклонений вправо, светодиодные индикаторы предельного, малого и среднего отклонений, при этом усилитель-детектор, входом которого является третий выход блока моделирования динамики движения, а первым выходом является вход счетчика времени, подключен вторым выходом к прямым входам группы формирователей «отклонения влево» и через инвертор к группе формирователей «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 и второго элементов 2И-НЕ, другие входы которых соединены с генератором мигания, имеющего связь с блоком питания, а выходы элементов 2И-НЕ через эмиттерные повторители подключены к индикаторам малого и среднего отклонений влево и вправо, вторые выходы групп формирователей подключены к индикаторам предельного отклонения и через триггер к блоку оценки, имеющего обратную связь с третьим входом пульта управления инструктора.