УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНОЕ СРЕДСТВО ПОДГОТОВКИ НОМЕРОВ РАСЧЁТА МИНОМЁТА С РЕАЛИЗАЦИЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ Российский патент 2023 года по МПК F41A33/00 

Изобретение относится к области учебно-тренировочных средств (далее - УТС) и военной технике, а именно к тренажерам для подготовки расчетов минометных подразделений. УТС может быть использовано в высших учебных учреждениях Министерства обороны, военно-учебных центрах при вузах, региональных учебных центрах, в высших учебных заведениях и региональных учебных центрах национальной гвардии РФ, в частях и подразделениях сухопутных войск, воздушно-десантных войск, морской пехоты.

Известен тренажер для осуществления способа создания комбинированной реальности при подготовке военнослужащих сухопутных войск (патент РФ на изобретение №2592026, дата приоритета 09.02.2015 г.), содержащий имитатор фоно-целевой обстановки в виде гибридной физической реальности, рабочие места обучаемых, на которых расположены компьютерные модули, имитаторы пусковых установок комплексов вооружения, включающие каждый микродисплей, оптический блок и органы управления и наведения, рабочее место руководителя занятий с компьютерным модулем, блоком управления имитатором фоно-целевой обстановки и блоками питания. В тренажер дополнительно введены средства позиционирования, включающие указатели позиций, размещенные в гибридной физической реальности, и устройства регистрации, установленные на имитаторах комплексов вооружения соосно линиям визирования их оптических блоков. При этом имитатор фоно-целевой обстановки, компьютерные модули, имитаторы комплексов вооружения, включающие оптические блоки, органы управления и наведения, средства позиционирования, компьютерный модуль руководителя занятий, блок управления имитатором фоно-целевой обстановки и источники питания объединены в локальную вычислительную сеть.

Однако в данном тренажере отсутствует информация о наличии учебно-методических материалов по организации и проведению занятий с использованием данного тренажера. Так же отсутствует информация о возможности отработки навыков технической подготовки, а именно проверки выхода бойка, проверки механизма повторного заряжания, проверки работоспособности и «мертвого» хода у механизмов наведения и т.д. Отсутствует возможность отработки навыков специальной подготовки, а именно выверки прицельного приспособления. Кроме того, вышеуказанное решение подразумевает отработку навыков наведения миномета и поражения цели, но отсутствует возможность отработки навыков регулировки механизмов наведения и навыков заряжания мины, а также приведения миномета в положение к бою и отбой. Таким образом, получение навыков тактической подготовки обеспечивается не в полном объеме. В следствие исключения реальных массогабаритных характеристик изучаемого образца, без учета физики процессов, у обучаемых происходит развитие ложных навыков.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является комплексный тренажер для подготовки минометных подразделений (патент РФ на изобретение №2612083, дата приоритета 28.03.2016 г. ), состоящий из имитатора миномета, блока управления имитатором миномета, экрана для проектора, автоматизированного рабочего места (далее - АРМ) руководителя занятий, АРМ моделирования тактической обстановки, акустической системы, принтера, проектора и имитатора мины. В имитаторе миномета для определения положения ствола в пространстве используется трехплоскостной инклинометр.

Однако в описании вышеуказанного тренажера отсутствует информация о наличии учебно-методических материалов, обеспечивающих визуализацию изучаемых элементов миномета и самого миномета в различных проекциях (2D, 3D), что существенно затрудняет восприятие изучаемого образца. В тренажере миномета не реализована технология виртуальной реальности., он является упрощенной моделью, без реализации ключевых конструктивных элементов, не обеспечивающей выработку необходимых навыков в подготовке к применению, а также отработку действий в нештатных ситуациях. Кроме того, в тренажере не реализована возможность получения навыков в ведении огня по цели и оценки эффективности стрельбы. Также отсутствует информация о возможности отработки навыков технической подготовки, а именно проверки выхода бойка, проверки механизма повторного заряжания, проверки работоспособности и «мертвого» хода механизмов наведения и т.д. Отсутствует возможность отработки навыков специальной подготовки, а именно выверки прицельного приспособления. Таким образом, данное решение ориентировано только на приобретение начальных, частичных навыков по тактической подготовке (боевой работы при образце).

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышении эффективности обучения специалистов, эксплуатирующих образцы артиллерийского вооружения, сокращение экономических и временных ресурсов на их обучение, а также снижение уровня травматизма.

Технический результат достигается тем, что УТС подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологии виртуальной реальности содержит АРМ руководителя занятия, включающее в себя персональный компьютер, блок контроля действий обучаемого и блок виртуальной тактической подготовки, мультимедийный проектор, экран и аудиосистему, АРМ обучаемого, включающее в себя персональный компьютер, блок виртуальной тактической подготовки. АРМ руководителя занятия и АРМ обучаемого содержат блоки УММ, блоки виртуальной технической подготовки и блоки виртуальной специальной подготовки. В АРМ обучаемого интегрированы шлем виртуальной реальности и миномет, дополненный имитатором мины с установленными датчиками движения. На механизмах наведения миномета установлены датчики, обеспечивающие интеграцию со шлемом виртуальной реальности. На механизме повторного заряжания миномета и на казенной части установлены датчики движения имитатора мины. В АРМ руководителя занятия может быть интегрирован шлем виртуальной реальности. При этом, в АРМ руководителя занятия так же может быть интегрирован миномет, дополненный имитатором мины с установленными датчиками движения. При этом на механизмах наведения миномета могут быть установлены датчики, обеспечивающие интеграцию со шлемом виртуальной реальности, а на механизме повторного заряжания миномета и на казенной части могут быть установлены датчики движения имитатора мины.

Заявляемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фигуре 1 представлена структурная схема УТС, на фигуре 2 представлено расположение датчиков на образце вооружения. На вышеуказанных фигурах цифрами обозначены элементы:

1 - АРМ руководителя занятия,

2 - блок УММ,

3 - блок контроля,

4 - блок виртуальной технической подготовки,

5 - блок виртуальной специальной подготовки,

6 - блок виртуальной тактической подготовки,

7 - мультимедийный проектор,

8 - мультимедийный экран,

9 - шлем виртуальной реальности,

10 - АРМ обучаемого,

11 - миномет,

12 - датчики интеграции со шлемом виртуальной реальности,

13 - датчики движения.

УТС подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологии виртуальной реальности состоит из следующих основных элементов. АРМ руководителя занятия 1, представляющий из себя персональный компьютер с установленным специальным программным обеспечением (далее - СПО), обеспечивающим проведение занятий по различным дисциплинам боевой подготовки, включает блок УММ 2, блок контроля 3, блок виртуальной технической подготовки 4, блок виртуальной специальной подготовки 5, блок виртуальной тактической подготовки 6. А также содержит мультимедийный проектор 7, мультимедийный экран 8 и аудиосистему. Блок УММ 2 представляет из себя электронные учебные пособия с 2D-, 3D-моделями изучаемых конструктивных элементов миномета, презентации в известном цифровом формате, например, PowerPoint, а также руководящие документы, определяющие порядок оценки действий обучаемых, сценарии проведения занятий. Блок контроля 3 представляет из себя электронный журнал для внесения данных об обучаемых, ведения статистики успеваемости и анализа результативности занятия, выработки рекомендаций руководителю занятий о необходимости изменения тематического плана исходя из анализа успеваемости обучаемых и степени усвоения материала. Блок виртуальной технической подготовки 4 реализован с применением технологии виртуальной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать этапы технической подготовки миномета к эксплуатации. Блок виртуальной специальной подготовки 5 реализован с применением технологии виртуальной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать этапы специальной подготовки номера расчета миномета. Блок виртуальной тактической подготовки 6 реализован с применением технологии виртуальной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать доступные сценарии действий в рамках учебного плана соответствующей дисциплины. Дополнительно АРМ руководителя занятий 1 оснащен шлемом виртуальной реальности 9, позволяющим сопровождать образовательный процесс на всех его этапах.

АРМ обучаемого 10 реализуется магистрально-модульной архитектурой построения учебно-тренировочного места и представляет из себя персональный компьютер (например, ноутбук) с установленным СПО. Функциональные блоки представлены блоком УММ 2, блоком виртуальной технической подготовки 4, блоком виртуальной специальной подготовки 5 и блоком виртуальной тактической подготовки 6. Блок УММ 2 представляет из себя электронные учебные пособия с 2D-, 3D-моделями изучаемых конструктивных элементов миномета, презентации в известном цифровом формате, например, PowerPoint. Блок виртуальной технической подготовки 4 реализован с применением технологии виртуальной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать этапы технической подготовки миномета к эксплуатации. Блок виртуальной специальной подготовки 5 реализован с применением технологии виртуальной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать этапы специальной подготовки номера расчета миномета. Блок виртуальной тактической подготовки 5 реализован с применением технологии виртуальной реальности и подразумевает использование СПО, предлагающего обучаемому отработать доступные сценарии действий в рамках учебного плана соответствующей дисциплины.

Каждый АРМ обучаемого 10 сопряжен со шлемом виртуальной реальности 9. АРМ руководителя 1 и АРМ обучаемых 10 организованы в локальную вычислительную сеть. К АРМ руководителя 1 может быть подключено столько АРМ обучаемых 10, сколько допускают технические возможности персонального компьютера АРМ руководителя занятия 1.

Шлем виртуальной реальности 9, интегрированный в АРМ обучаемого 10, сопряжен с минометом 11, интегрированным в СПО виртуальной реальности с помощью мобильных датчиков 12. Датчики интеграции со шлемом виртуальной реальности 12 установлены на поверхности механизмов вертикальной, горизонтальной наводки, а также поперечного качения миномета 11. Для отработки навыков тактической подготовки в комплект к миномету 11 включен имитатор мины. На поверхности казенной части миномета 11, а также на поверхности механизма повторного заряжания миномета 11 и на поверхности имитатора мины установлены датчики движения 13 для фиксации прохождения имитатора мины в стволе миномета 11. В АРМ руководителя занятия 1 может быть так же интегрирован шлем виртуальной реальности 9, позволяющий сопровождать образовательный процесс на всех его этапах. При этом АРМ руководителя занятия 1 может содержать миномет 11, интегрированный в СПО виртуальной реальности по аналогии с минометами обучающихся, для наглядной демонстрации навыков, которые необходимо приобрести в процессе обучения.

УТС подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологии виртуальной реальности работает следующим образом. Руководитель занятия включает компьютер АРМ руководителя занятия 1, мультимедийный проектор 7, экран 8 и проверяет работу аудиосистемы, после чего излагает теоретический материал, демонстрируя его на экране 8. При необходимости руководитель занятия дополнительно использует миномет 11 для более наглядного пояснения материала. Обучаемые включают компьютеры АРМ обучаемых 10. С помощью блока УММ 2 обучаемым предлагают ознакомиться с учебными пособиями и презентациями, отображаемыми на экране 8 с помощью проектора 7 и аудиосистемы, после чего обучаемые надевают шлемы виртуальной реальности 9 и изучают конструктивные элементы миномета с возможностью подробной визуализации и декомпозиции до его составных элементов, а также изучают взаимодействия этих элементов. Вращение рукояток механизмов наведения в виртуальной реальности позволяет обучаемым полностью имитировать действия на реальном миномете. Далее к блоку УММ 2 обучаемые обращаются в начале освоения каждого из уровней подготовки - технического, специального, тактического. С помощью блока технической подготовки 4 обучаемым предлагают изучить и отработать навыки технической подготовки миномета, а именно проверки выхода бойка, проверки механизма повторного заряжания, проверки работоспособности и «мертвого» хода у механизмов наведения т.д. На данном этапе руководитель занятия запускает на компьютере соответствующее СПО, а обучаемые в шлемах виртуальной реальности 9 производят действия в виртуальном пространстве по технической подготовке миномета к эксплуатации в соответствии с назначенными номерами расчета. При необходимости наглядной демонстрации навыков технической подготовки миномета руководитель занятия надевает шлем виртуальной реальности 9, запускает на АРМ руководителя занятия 1 блок виртуальной технической подготовки 4 и производит действия по технической подготовке миномета к эксплуатации. При этом руководитель занятия использует миномет 11, интегрированный в АРМ руководителя занятия 1. С помощью блока специальной подготовки 5 обучаемым предлагают изучить и отработать навыки специальной подготовки, а именно выверки прицельного приспособления. На данном этапе руководитель занятия запускает на компьютере соответствующее СПО, а обучаемые в шлемах виртуальной реальности 9 производят в виртуальном пространстве действия по специальной подготовке миномета к эксплуатации, а именно выверку прицельного приспособления. При необходимости наглядной демонстрации навыков специальной подготовки миномета руководитель занятия надевает шлем виртуальной реальности 9, запускает на АРМ руководителя занятия 1 блок виртуальной специальной подготовки 4 и производит действия по специальной подготовке миномета к эксплуатации. При этом руководитель занятия использует миномет 11, интегрированный в АРМ руководителя занятия 1.

Далее обучаемым рекомендуется отработать навыки с использованием миномета (например, охолощенного) 11 с установленными датчиками 12 и 13 и имитатором мины. Руководитель занятия с помощью блока виртуальной тактической подготовки 6 задает тактическую обстановку, воспроизводимую с помощью шлема виртуальной реальности 9. Обучаемым предлагают отработать доступные сценарии в соответствии со своим штатно-должностным предназначением, назначенным руководителем занятия. Обучаемые в шлемах виртуальной реальности 9, используя миномет 11, производят наведение миномета 11, при этом показания датчиков 13 поступают на АРМ руководителя занятия 1. Обучаемые опускают имитатор мины в ствол миномета 11. Датчик фиксирует прохождение имитатора мины в стволе миномета 11 и передает информацию о выстреле на АРМ руководителя занятия 1, а также позволяет оценивать точность поражения цели исходя из правильности наведения миномета по углам соответствующим прицелу и дирекционному углу в горизонтальной плоскости, путем сравнения эталонных с реальными значениями углов. При необходимости демонстрации навыков тактической подготовки руководитель занятия надевает шлем виртуальной реальности 9, запускает на АРМ руководителя занятия 1 блок виртуальной тактической подготовки 6 и производит в виртуальном пространстве действия, предложенные в сценарии. При этом руководитель занятия может демонстрировать навыки наведение миномета и совершения выстрела, используя миномет 11, интегрированный со шлемом виртуальной реальности 9.

Результаты обучения и разбор ошибок на каждом этапе учебного процесса руководитель занятия осуществляет с помощью блока контроля 3 АРМ руководителя занятия 1. СПО АРМ руководителя занятия 1 позволяет обучать весь расчет (и командира миномета, и наводчика, и заряжающих), как отдельно, так и в составе расчета, проводить «боевое слаживание». Кроме того, УТС позволяет реализовать принцип взаимозаменяемости, когда любой номер расчета выполняет обязанности любого другого номера расчета. В заявляемом УТС реализована возможность реальных действий, идентичных тем, которые совершают номера расчета при эксплуатации миномета. Использование в УТС охолощенных образцов вооружения позволяет сократить затраты на разработку учебного экземпляра, а также учебное время при отработке навыков в полевых условиях.

Все вышеперечисленные признаки позволяют обеспечить:

- активизацию обучения и подготовки специалистов,

- повышение качества процесса подготовки специалистов,

- реализацию эффективности интерактивных форм проведения занятий,

- экономический эффект при внедрении,

- снижение уровня травматизма.

Учебно-тренировочное средство подготовки номеров расчета миномета содержит автоматизированное рабочее место руководителя занятия c персональным компьютером, блок контроля действий обучаемого и блок виртуальной тактической подготовки, мультимедийный проектор, экран и аудиосистему. Автоматизированное рабочее место обучаемого содержит персональный компьютер, блок виртуальной тактической подготовки. В автоматизированное рабочее место обучаемого интегрированы шлем виртуальной реальности и миномет, дополненный имитатором мины с установленными датчиками движения. На механизмах наведения миномета установлены датчики, обеспечивающие интеграцию со шлемом виртуальной реальности, а на механизме повторного заряжания миномета и на казенной части установлены датчики движения имитатора мины. Технический результат - повышение эффективности обучения специалистов, сокращение времени обучения, снижение уровня травматизма. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Учебно-тренировочное средство подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологии виртуальной реальности, содержащее автоматизированное рабочее место руководителя занятия, включающее в себя персональный компьютер, блок контроля действий обучаемого и блок виртуальной тактической подготовки, мультимедийный проектор, экран и аудиосистему, автоматизированное рабочее место обучаемого, включающее в себя персональный компьютер, блок виртуальной тактической подготовки, отличающийся тем, что автоматизированное рабочее место руководителя занятия и автоматизированное рабочее место обучающегося содержат блоки учебно-методического материала, блоки виртуальной технической подготовки и блоки виртуальной специальной подготовки, в автоматизированное рабочее место обучающегося интегрированы шлем виртуальной реальности и миномет, дополненный имитатором мины с установленными датчиками движения, при этом на механизмах наведения миномета установлены датчики, обеспечивающие интеграцию со шлемом виртуальной реальности, а на механизме повторного заряжания миномета и на казенной части установлены датчики движения имитатора мины.

2. Учебно-тренировочное средство подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологии виртуальной реальности по п. 1, отличающееся тем, что в автоматизированное рабочее место руководителя занятия интегрирован шлем виртуальной реальности.

3. Учебно-тренировочное средство подготовки номеров расчета миномета с реализацией технологии виртуальной реальности по п. 2, отличающееся тем, что в автоматизированное рабочее место руководителя занятия интегрирован миномет, дополненный имитатором мины с установленными датчиками движения, при этом на механизмах наведения миномета установлены датчики, обеспечивающие интеграцию со шлемом виртуальной реальности, а на механизме повторного заряжания миномета и на казенной части установлены датчики движения имитатора мины.