Многофункциональный учебно-тренировочный комплекс для подготовки космонавтов (астронавтов) к внекорабельной деятельности (варианты)

Многофункциональный учебно-тренировочный комплекс для подготовки космонавтов (астронавтов) к внекорабельной деятельности (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к разделу пилотируемой космонавтики и предназначено для подготовки космонавтов (астронавтов) экипажей МКС к внекорабельной деятельности (подготовка и выход в космос, выполнение перемещений и различных технологических операций) в условиях полной невесомости открытого космического пространства, а также в условиях пониженной гравитации на спутнике Земли Луне и на других космических объектах Солнечной системы.

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.

Известен также «Стенд подготовки экипажей международной космической станции с использованием элементов виртуальной реальности» (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»: http://www.gctc.ru/main.php?id=135), обеспечивающий моделирование бортовых систем и погружение в виртуальный мир Российского сегмента Международной космической станции, а также отработку группового взаимодействия членов экипажа при их совместной работе по эксплуатации и ремонту бортовых систем.

Недостатком данной системы и стенда является то, что они, относясь к автоматизированным обучающим системам, использующим синтезированные изображения бортового оборудования и визуализацию отдельных факторов космического пространства (на базе технологий виртуальной реальности), предназначены, 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, визуализация процессов и явлений космического пространства и т.д.). В составе этих систем отсутствуют штатные органы управления и средства отображения информации (или органы управления и средства отображения информации в тренажном исполнении, внешне полностью идентичные штатным), что не позволяет обеспечить приобретение обучаемыми операторами устойчивых перцептуальных и сенсорно-моторных навыков по управлению космическим аппаратом. В то же время огромным преимуществом систем, использующих технологии виртуальной реальности, является практически неограниченная возможность наглядной демонстрации обучаемым космического пространства и условий космического полета, например невесомости, солнечной радиации, перепада температур, метеорной пыли, космического мусора и т.д.

Кроме этого, в рассмотренных выше технических средствах обучения («Многофункциональная система имитации космического корабля» и «Стенд подготовки экипажей международной космической станции с использованием элементов виртуальной реальности») отсутствует имитация такого важного фактора космического полета, как состояния невесомости и соответственно не обеспечивается приобретение обучаемыми космонавтами (астронавтами) перцептуальных и сенсорно-моторных навыков при выполнении операций в открытом космосе в процессе осуществлении внекорабельной деятельности.

Известны устройства для моделирования пониженной силы тяжести (Международная патентная заявка № EP 1231139 DEVICE FOR THE SIMULATION OF VARIABLE GRAVITY ACCELERATIONS, IPC: B64D 47/00, B64G 7/00, Publication Date: 13.02.2001, Applicant: EADS SPACE TRANSP GMBH [DE]) и способ (Патент на изобретение РФ №2099256 СПОСОБ ПИЛОТИРОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, СОВЕРШЕНСТВУЮЩИЙ СОСТОЯНИЕ ИСКУССТВЕННОЙ НЕВЕСОМОСТИ И СИСТЕМА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЭТОГО СПОСОБА, МПК 6: B64G 7/00, Опубликовано: 20.12.1997, Патентообладатель: Сантр Насьональ Д′Этюд Спасьаль (FR), а также летающие лаборатории (см. Web-страницу ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»: http://www.gctc.ru/main.php?id=132), в которых для создания невесомости используется самолет, летящий по параболической траектории (по так называемой «параболе Кеплера»).

Основным недостатком данных устройств является сравнительная кратковременность имитации состояния невесомости (до 15 режимов невесомости, каждый длительностью ориентировочно 15-30 с, причем общее время пребывания в состоянии невесомости составляет не более 450 с), что позволяет обучаемым лишь ознакомиться с влиянием невесомости на организм, с особенностями пространственной ориентировки в безопорном пространстве и, в лучшем случае выполнить только некоторые простейшие операции из комплекса процедур многочасовой внекорабельной деятельности.

Известны метод и устройство создания переменной силы тяжести с эффектом присутствия в виртуальной реальности (Международная патентная заявка № WO/2011/032363 METHOD AND APPARATUS OF VARIABLE G FORCE EXPERIENCE AND CREATE IMMERSIVE VR SENSATIONS, IPC: B64G 7/00, G09B 9/00, Publication Date: 24.03.2011, Applicant: XIAO, Quan [CN/CN]), а также устройство и метод для имитации ощущений, испытываемых в космическом пространстве (Международная патентная заявка № WO/2009/029657 APPARATUS AND METHOD OF SIMULATING A SOMATOSENSORY EXPERIENCE IN SPACE, IPC: B64G 7/00, Publication Date: 05.03.2009, Applicant: XIAO, Quan [CN/US]). Основным недостатком этих методов и устройств для их осуществления является необходимость использования гидросреды для обезвешивания обучаемого космонавта, помещенного в специально адаптированный для погружений в гидросреду космический скафандр.

Сравнительный анализ работы космонавтов в условиях открытого космоса и в гидросреде (см. Тренажерные комплексы и тренажеры. Технологии разработки и опыт эксплуатации / В.Е. Шукшунов, В.В. Циблиев, С.И. Потоцкий и др. Под ред. В.Е. Шукшунова. - М.: Машиностроение, 2005. - с.258-260) показывает, что при работе в гидросреде возникают дополнительные нагрузки на обучаемого (являющиеся предпосылками для привития некоторых так называемых «ложных навыков»), которые вызваны рядом факторов, основным из которых является гидродинамическое сопротивление жидкости как при движениях рук, так и особенно ощутимое гидродинамическое сопротивление при перемещениях обучаемых космонавтов в гидросреде, в то время как в открытом космосе перемещение осуществляется по инерции после кратковременного приложения усилия и продолжается без «замирания» из-за отсутствия каких-либо сил сопротивления. Кроме этого, при погружениях в гидросреду возникает необходимость закрепления на скафандре дополнительных грузов для создания нулевой плавучести, которые приводят к смещению его центра масс, что также несколько влияет на динамические характеристики при перемещении.

Наиболее близким по технической сущности аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является система управления (Патент на изобретение РФ №2355039 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ОБУЧАЕМОГО НА ТРЕНАЖЕРЕ ВЫХОДА В КОСМОС, МПК G09B 9/00 (2006.01). Дата начала отсчета срока действия патента: 12.12.2007, Патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (RU), содержащая скафандр с обучаемым, задатчик веса груза, датчик положения, индикатор нуля, индикатор отказа датчика усилия, задатчик момента электродвигателя, сумматор, устройство регулирования момента, электродвигатель, передаточное устройство, датчик усилия, блок выделения разности усилий, регулятор усилия, кнопка запуска коррекции, первый блок коррекции и ключ, датчик скорости и второй блок коррекции.

Данная система управления, предназначенная для создания тренажера по подготовке к выходу в космос обучаемого космонавта в стыковочном (переходном/шлюзовом) отсеке орбитального модуля Российского сегмента Международной космической станции и осуществлению его внекорабельной деятельности в открытом космосе, обеспечивает имитацию состояния невесомости в воздушной среде методом силокомпенсирующего обезвешивания космонавта в скафандре, перемещающегося в так называемом «безопорном пространстве».

Система управления вертикальным перемещением обучаемого на тренажере выхода в космос обладает следующими существенными недостатками:

- система обеспечивает создание условий безопорного пространства только для трех степеней свободы;

- для скафандра с обучаемым использовано эффективное силокомпенсирующее обезвешивание активного типа только для вертикального перемещения, а в горизонтальной плоскости обеспечиваются перемещения лишь пассивного типа, то есть за счет мускульной силы самого обучаемого, которому приходится перемещать помимо своей массы вместе со скафандром (полезная масса), еще и массу тележки, на которой он подвешен, и массу моста, на котором подвешена тележка («паразитные» массы, перемещение которой отчасти способствует привитию в процессе тренировки определенных «ложных навыков»).

Кроме этого, данная система управления не предоставляет ряд функций, необходимых для обеспечения профессионального уровня подготовки, которые характерны для современных технических средств обучения.

Во-первых, не обеспечивает возможность предтренажерной подготовки космонавтов (астронавтов), во-вторых, не обеспечивает возможность отработки сложных технологических операций, как правило, выполняемых в открытом космическом пространстве совместными действиями двух членов экипажа МКС, так как предоставляет возможность подготовки только для одного обучаемого в скафандре, в-третьих, не предусматривает компоновку рабочей зоны обучаемых оборудованием, необходимым для получения перцептуальных и сенсорно-моторных навыков при работе как внутри орбитального модуля, так и в открытом космическом пространстве на орбите Земли, в том числе с космическим грузовым манипулятором Российского сегмента МКС, в-четвертых, не обеспечивает возможность имитации пониженной гравитации, свойственной перспективным для посещения человеком космическим объектам Солнечной системы (Луна, крупные астероиды, Марс, спутники Марса и т.д.), в-пятых, не обеспечивает жизнедеятельность обучаемого в скафандре, в-шестых, не обеспечивает психофизиологический контроль обучаемого в реальном масштабе времени, в-седьмых, не предусматривает возможность связи обучаемого с остальными тренируемыми членами экипажа МКС и имитации связи со специалистами Центра управления полетами, в-восьмых, не обеспечивает возможность телевизионного наблюдения за обучаемым, в-девятых, не предусматривает возможность моделирования светотеневой обстановки, характерной для космических объектов, которые находятся на орбите Земли, в-десятых, не предусматривает возможность контроля и управления ходом тренировки, в-одиннадцатых, не предоставляет обучаемым возможность визуализации ближнего окружающего пространства (космические аппараты) и дальнего космического пространства (Земля, Луна, Солнце и другие космические объекты) и, в-двенадцатых, персонал не обеспечивается оперативной и ремонтно-технологической связью.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей предлагаемого многофункционального учебно-тренировочного комплекса для обеспечения эффективной подготовки космонавтов (астронавтов) к так называемой «внекорабельной деятельности» (подготовка в переходном - шлюзовом отсеке орбитального модуля МКС к выходу, выход в открытый космос, выполнение перемещений и различных технологических операций, включая работу с грузами, на орбите Земли в условиях имитируемого состояния «полной» невесомости открытого космического пространства), а также для подготовки космонавтов (астронавтов) к предстоящим перспективным миссиям на поверхность космических объектов Солнечной системы, имеющих пониженную (по сравнению с Землей) гравитацию.

Поставленная цель (по 1-му варианту предлагаемого технического решения, обеспечивающего режим «Совместная внекорабельная деятельность двух обучаемых») достигается тем, что в многофункциональный учебно-тренировочный комплекс для подготовки космонавтов (астронавтов) к внекорабельной деятельности, состоящий из первого механического передаточного устройства, первого датчика усилия и первого скафандра, предназначенного для размещения обучаемого, введены

интегрирующая система, состоящая из мобильного автоматизированного рабочего места (АРМ), адаптера беспроводной связи, сетевого сервера, консоли оператора, первого блока цифровой связи, многоканального видеорегистратора, локальной вычислительной сети передачи данных, локальной вычислительной сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания и локальной вычислительной сети цифровой связи; «Гидролаборатория» и «Молодежный образовательный Космоцентр»; функционально-моделирующий стенд предтренажерной подготовки, состоящий из АРМ руководителя обучения, АРМ обучаемых, первого блока устройств сопряжения с объектом, второго блока цифровой связи, действующего макета выходного космического скафандра, телекамеры наблюдения и первого модуля средств отображения информации коллективного пользования; комплект телекамер наблюдения, система визуализации, первый и второй модуль средств медицинского контроля, сервер моделирования; первый электромеханический модуль обезвешивания с 6-ю степенями свободы, состоящий из первого комплекса устройств сопряжения с объектом, первого комплекта конечных выключателей, первого датчика положения моста, первого датчика положения тележки, первого комплектного электропривода перемещения моста, первого комплектного электропривода перемещения тележки, первого комплектного электропривода вертикального перемещения, первого датчика ускорений и угловых отклонений, первого упорного подшипника, первого демпфирующего устройства, первого одностепенного шарнирного подвеса для поворота по крену, первого комплектного электропривода перемещения по крену, первого датчика угла положения по крену, первого датчика положения обезвешиваемого объекта по вертикали, первого одностепенного шарнирного подвеса для поворота по тангажу, первого комплектного электропривода перемещения по тангажу, первого датчика угла положения по тангажу и первого датчика угловых скоростей обезвешиваемого объекта; второй блок устройств сопряжения с объектом, модуль средств освещения, полномасштабный макет орбитального модуля МКС и второй скафандр, предназначенный для размещения обучаемого; второй электромеханический модуль обезвешивания с 6-ю степенями свободы, состоящий из второго комплекса устройств сопряжения с объектом, второго комплекта конечных выключателей, второго датчика положения моста, второго датчика положения тележки, второго комплектного электропривода перемещения моста, второго комплектного электропривода перемещения тележки, второго комплектного электропривода вертикального перемещения, второго механического передаточного устройства, второго датчика ускорений и угловых отклонений, второго упорного подшипника, второго датчика усилия, второго демпфирующего устройства, второго одностепенного шарнирного подвеса для поворота по крену, второго комплектного электропривода перемещения по крену, второго датчика угла положения по крену, второго датчика положения обезвешиваемого объекта по вертикали, второго одностепенного шарнирного подвеса для поворота по тангажу, второго комплектного электропривода перемещения по тангажу, второго датчика угла положения по тангажу и второго датчика угловых скоростей обезвешиваемого объекта; пульт контроля и управления, состоящий из АРМ инженера, АРМ инструктора, третьего блока цифровой связи, АРМ врача, панели управления средствами обеспечения жизнедеятельности и второго модуля средств отображения информации коллективного пользования; средства обеспечения жизнедеятельности и участок, имитирующий поверхность космического объекта Солнечной системы, с комплектом учебного оборудования.

К входу-выходу мобильного АРМ через адаптер беспроводной связи подключен первый вход-выход локальной вычислительной сети передачи данных, причем к первому входу-выходу сетевого сервера подключен второй вход-выход локальной вычислительной сети передачи данных, ко второму входу-выходу - первый вход-выход локальной вычислительной сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания, к третьему входу-выходу - первый вход-выход локальной вычислительной сети цифровой связи и к четвертому входу-выходу - вход-выход консоли оператора. К третьему входу-выходу локальной вычислительной сети передачи данных подключен первый вход-выход АРМ обучаемых, к четвертому входу-выходу - первый вход-выход АРМ руководителя обучения, к пятому входу-выходу - первый вход-выход сервера моделирования, к шестому входу-выходу - первый вход-выход АРМ инженера, к седьмому входу-выходу - вход-выход АРМ инструктора, к восьмому входу-выходу - вход-выход АРМ врача, к первому входу - выход первого модуля средств медицинского контроля и ко второму входу - выход второго модуля средств медицинского контроля. Ко второму входу-выходу локальной вычислительной сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания подключен вход-выход многоканального видеорегистратора, к третьему входу-выходу - вход-выход комплекта телекамер наблюдения, к четвертому входу-выходу - вход-выход телекамеры наблюдения, к пятому входу-выходу - второй вход-выход АРМ обучаемых, к шестому входу-выходу - второй вход-выход АРМ руководителя обучения, к седьмому входу-выходу - второй вход-выход АРМ инженера, к первому входу - второй выход первого скафандра, предназначенного для размещения обучаемого, ко второму входу - третий выход второго скафандра, предназначенного для размещения обучаемого, к третьему входу - выход «Гидролаборатории» и к выходу - вход «Молодежного образовательного Космоцентра». Ко второму входу-выходу локальной вычислительной сети цифровой связи подключен вход-выход первого блока цифровой связи, к третьему входу-выходу - вход-выход второго блока цифровой связи, к четвертому входу-выходу - первый вход-выход первого скафандра, предназначенного для размещения обучаемого, к пятому входу-выходу - второй вход-выход второго скафандра, предназначенного для размещения обучаемого, и к шестому входу-выходу - вход-выход третьего блока цифровой связи. К третьему входу-выходу АРМ руководителя обучения через первый блок устройств сопряжения с объектом подключен вход-выход действующего макета выходного космического скафандра и к выходу - вход первого модуля средств отображения информации коллективного пользования. К выходу сервера моделирования подключен вход системы визуализации, ко второму входу-выходу - первый вход-выход электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы, являющийся одновременно первым входом-выходом первого комплекса устройств сопряжения с объектом, к третьему входу-выходу - первый вход-выход второго блока устройств сопряжения с объектом и к четвертому входу-выходу - первый вход-выход второго электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы, являющийся одновременно первым входом-выходом второго комплекса устройств сопряжения с объектом. К первому входу первого комплекса устройств сопряжения с объектом первого электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы подключен выход первого датчика положения обезвешиваемого объекта по вертикали, ко второму входу - информационный выход первого датчика усилия, к третьему входу - выход первого датчика ускорений и угловых отклонений, к четвертому входу - выход первого комплекта конечных выключателей, к пятому входу - выход первого датчика положения моста, к шестому входу - выход первого датчика положения тележки, ко второму входу-выходу - вход-выход первого комплектного электропривода перемещения моста, к третьему входу-выходу - вход-выход первого комплектного электропривода перемещения тележки, к четвертому входу-выходу - вход-выход первого комплектного электропривода вертикального перемещения, к пятому входу-выходу - вход-выход первого комплектного электропривода перемещения по крену, к седьмому входу - выход первого датчика угла положения по крену, к шестому входу-выходу - вход-выход первого комплектного электропривода перемещения по тангажу, к восьмому входу - выход первого датчика угла положения по тангажу и к девятому входу - выход первого датчика угловых скоростей обезвешиваемого объекта. К первому выходу первого механического передаточного устройства первого электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы подключен вход первого комплекта конечных выключателей, ко второму выходу - вход первого датчика положения моста, к третьему выходу - вход первого датчика положения тележки, к первому входу - выход первого комплектного электропривода перемещения моста, ко второму входу - выход первого комплектного электропривода перемещения тележки, к третьему входу - выход первого комплектного электропривода вертикального перемещения, к четвертому выходу - вход первого датчика ускорений и угловых отклонений, к входу-выходу через последовательно соединенные первый упорный подшипник, первый датчик усилия, первое демпфирующее устройство и первый одностепенной шарнирный подвес для поворота по крену - вход-выход первого одностепенного шарнирного подвеса для поворота по тангажу. К входу первого одностепенного шарнирного подвеса для поворота по крену первого электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы подключен выход первого комплектного электропривода перемещения по крену, к выходу - вход первого датчика угла положения по крену. К входу первого одностепенного шарнирного подвеса для поворота тангажу первого электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы подключен выход первого комплектного электропривода перемещения по тангажу, к выходу - вход первого датчика угла положения по тангажу. К первому входу второго комплекса устройств сопряжения с объектом второго электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы подключен выход второго датчика положения обезвешиваемого объекта по вертикали, ко второму входу - информационный выход второго датчика усилия, к третьему входу - выход второго датчика ускорений и угловых отклонений, к четвертому входу - выход второго комплекта конечных выключателей, к пятому входу - выход второго датчика положения моста, к шестому входу - выход второго датчика положения тележки, ко второму входу-выходу - вход-выход второго комплектного электропривода перемещения моста, к третьему входу-выходу - вход-выход второго комплектного электропривода перемещения тележки, к четвертому входу-выходу - вход-выход второго комплектного электропривода вертикального перемещения, к пятому входу-выходу - вход-выход второго комплектного электропривода перемещения по крену, к седьмому входу - выход второго датчика угла положения по крену, к шестому входу-выходу - вход-выход второго комплектного электропривода перемещения по тангажу, к восьмому входу - выход второго датчика угла положения по тангажу и к девятому входу - выход второго датчика угловых скоростей обезвешиваемого объекта. К первому выходу второго механического передаточного устройства второго электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы подключен вход второго комплекта конечных выключателей, ко второму выходу - вход второго датчика положения моста, к третьему выходу - вход второго датчика положения тележки, к первому входу - выход второго комплектного электропривода перемещения моста, ко второму входу - выход второго комплектного электропривода перемещения тележки, к третьему входу - выход второго комплектного электропривода вертикального перемещения, к четвертому выходу - вход второго датчика ускорений и угловых отклонений, к входу-выходу через последовательно соединенные второй упорный подшипник, второй датчик усилия, второе демпфирующее устройство и второй одностепенной шарнирный подвес для поворота по крену - вход-выход второго одностепенного шарнирного подвеса для поворота по тангажу. К входу второго одностепенного шарнирного подвеса для поворота по крену второго электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы подключен выход второго комплектного электропривода перемещения по крену, к выходу - вход второго датчика угла положения по крену. К входу второго одностепенного шарнирного подвеса для поворота тангажу второго электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы подключен выход второго комплектного электропривода перемещения по тангажу, к выходу - вход второго датчика угла положения по тангажу.

К первому выходу первого скафандра, предназначенного для размещения обучаемого, подключен вход первого модуля средств медицинского контроля, к третьему выходу - первый вход первого электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы, являющийся одновременно входом первого датчика положения обезвешиваемого объекта по вертикали, ко второму входу-выходу - второй вход-выход первого электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы, являющийся одновременно вторым входом-выходом первого одностепенного шарнирного подвеса для поворота по тангажу, к четвертому выходу - второй вход первого электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы, являющийся одновременно входом первого датчика угловых скоростей обезвешиваемого объекта, к третьему входу-выходу - второй вход-выход системы визуализации, к четвертому входу-выходу - третий вход-выход средств обеспечения жизнедеятельности. Ко второму входу-выходу второго блока устройств сопряжения с объектом подключен вход-выход полномасштабного макета орбитального модуля МКС, к третьему входу-выходу - вход модуля средств освещения.

К первому выходу второго скафандра, предназначенного для размещения обучаемого, подключен первый вход второго электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы, являющийся одновременно входом второго датчика положения обезвешиваемого объекта по вертикали, к первому входу-выходу - второй вход-выход второго электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы, являющийся одновременно вторым входом-выходом второго одностепенного шарнирного подвеса для поворота по тангажу, ко второму выходу - второй вход второго электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы, являющийся одновременно входом второго датчика угловых скоростей обезвешиваемого объекта, к четвертому выходу - вход второго модуля средств медицинского контроля, к третьему входу-выходу - первый вход-выход системы визуализации, к четвертому входу-выходу - второй вход-выход средств обеспечения жизнедеятельности. К первому входу-выходу средств обеспечения жизнедеятельности подключен вход-выход панели управления средствами обеспечения жизнедеятельности пульта контроля и управления. К выходу АРМ инженера пульта контроля и управления подключен вход второго модуля средств отображения информации коллективного пользования.

Поставленная цель (по 2-му варианту предлагаемого технического решения, обеспечивающего режим «Работа обучаемого с космическим грузовым манипулятором») достигается аналогичным образом, но вместо второго скафандра, предназначенного для размещения обучаемого, в составе комплекса используется космический грузовой манипулятор, перемещающий груз и вместо второго электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы - электромеханический модуль обезвешивания только с 3-мя степенями свободы, а также исключены ряд компонентов и связей многофункционального учебно-тренировочного комплекса, которые обеспечивали использование второго скафандра, предназначенного для размещения обучаемого (по 1-му варианту предлагаемого технического решения).

Причем в многофункциональном учебно-тренировочном комплексе первое механическое передаточное устройство и первый датчик усилия включены в состав первого электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы (по 1-му варианту) и единственного электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы (по 2-му варианту).

В многофункциональном учебно-тренировочном комплексе (по 1-му и 2-му варианту) как первое, так и второе механическое передаточное устройство включает опорную конструкцию прямоугольной формы, образованную комплектом вертикальных стоек, горизонтальных ферм и горизонтальных балок, подвижный мост, перемещающийся на колесах по рельсам, закрепленным на вертикальных стойках опорной конструкции, с помощью 2-х двигателей комплектного электропривода перемещения моста, подвижную тележку, перемещающуюся на колесах по рельсам, закрепленным на подвижном мосту, с помощью 4-х двигателей комплектного электропривода перемещения тележки, причем на подвижной тележке установлена лебедка, барабан которой, приводимый в движение двигателем комплектного электропривода вертикального перемещения, перемещает трос с блоком.

Помимо этого, в многофункциональном учебно-тренировочном комплексе (по 1-му и 2-му варианту) полномасштабный макет орбитального модуля МКС включает во внутреннем объеме оборудование комплекса средств шлюзования переходного и стыковочного отсеков (в том числе, выходной люк), а также оборудование, навесные механизмы и приборы, поручни и средства фиксации на внешней поверхности орбитального модуля, причем в верхней части по продольной оси корпуса полномасштабного макета орбитального модуля МКС, включая обрамление выходного люка, выполнен вырез, позволяющий перемещаться скафандру с обучаемым на подвесе и со шлангом обеспечения жизнедеятельности как во внутреннем объеме макета, так и в процессе перехода из внутреннего объема через выходной люк на внешнюю поверхность макета («выход в открытый космос»).

Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом многофункциональном учебно-тренировочном комплексе, укрупнено состоящем из двух основных частей (функционально-моделирующего стенда предтренажерной подготовки и комплексного тренажера внекорабельной деятельности), обеспечивается эффективная подготовка к внекорабельной деятельности одновременно двух обучаемых космонавтов (астронавтов), «одетых» в штатный выходной скафандр Российского сегмента МКС типа «Орлан» и «погруженных» в интерактивное безопорное пространство с шестью степеням свободы в условиях имитируемой «полной» невесомости, по приобретению устойчивых перцептуальных (распознавательных) и сенсорно-моторных (исполнительных) навыков при отработке практических задач в открытом космическом пространстве на орбите Земли, а также обеспечивается подготовка обучаемых к предстоящим перспективным миссиям на поверхность космических объектов Солнечной системы, имеющим пониженную силу гравитацию. Кроме этого, в предлагаемом комплексе для одного из обучаемых космонавтов (астронавтов) предоставляется возможность практической подготовки к операциям по перемещению грузов на МКС с помощью действующего макета космического грузового манипулятора.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.

На фиг.1 представлена функционально-структурная схема многофункционального учебно-тренировочного комплекса для подготовки космонавтов (астронавтов) к внекорабельной деятельности (вариант 1 - режим «Совместная внекорабельная деятельность двух обучаемых»).

На фиг.2 представлена функционально-структурная схема первого электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы.

На фиг.3 представлена функционально-структурная схема второго электромеханического модуля обезвешивания с 6-ю степенями свободы.

На фиг.4 представлена конструкция механического передаточного устройства с изображением ориентировочных мест установки отдельных компонентов электромеханического модуля обезвешивания (фиг.4а - вид спереди механического передаточного устройства в целом, фиг.4б - вид сверху механического передаточного устройства в целом, фиг.4в и 4б - виды отдельных фрагментов механического передаточного устройства).

На фиг.5 представлена функционально-структурная схема системы визуализации.

На фиг.6 представлена функционально-структурная схема многофункционального учебно-тренировочного комплекса для подготовки космонавтов (астронавтов) к внекорабельной деятельности (вариант 2 - режим «Работа обучаемого с космическим грузовым манипулятором»).

На фиг.7 представлена функционально-структурная схема электромеханического модуля обезвешивания с 3-мя степенями свободы.

На фото 1 представлен общий вид специализированного тренажера «Выход-2» - это изображение принадлежит ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина», скопировано с Web-страницы: http://www.gctc.ru/main.php?id=145.

На фото 2 представлен общий вид космического грузового манипулятора типа «Стрела».

На рис.1а и 1б представлены синтезированные изображения общего вида многофункционального учебно-тренировочного комплекса с основным оборудованием в ракурсе 3/4 сверху.

На рис.2 представлено синтезированное изображение вида сверху-сбоку полиэкранной стереопроекционной системы визуализации.

На рис.3 представлен обучаемый на участке, имитирующем поверхность Луны, и изображение, создаваемое системой визуализации.

На рис.4 представлен обучаемый за пультом управления макетом космического грузового манипулятора в тренажном исполнении и изображение, синтезируемое системой визуализации.

Согласно фиг.1, 2 и 3 многофункциональный учебно-тренировочный комплекс для подготовки космонавтов (астронавтов) к внекорабельной деятельности (вариант 1) включает:

интегрирующую систему 1, состоящую из мобильного АРМ 2, адаптера беспроводной связи 3, сетевого сервера 4, консоли оператора 5, первого блока цифровой связи 6, многоканального видеорегистратора 7, локальной вычислительной сети передачи данных 8, локальной вычислительной сети видеонаблюдения и аудиопрослушивания 9 и локальной вычислительной сети цифровой связи 10;

«Гидролабораторию» 11 и «Молодежный образовательный Космоцентр» 12;

функционально-моделирующий стенд предтренажерной подготовки 13, состоящий из АРМ руководителя обучения 14, АРМ обучаемых 15, первого блока устройств сопряжения с объектом 16, второго блока цифровой связи 17, действующего макета выходного космического скафандра 18, телекамеры наблюдения 19 и первого модуля средств отображения информации коллективного пользования 20;

комплект телекамер наблюдения 21, систему визуализации 22, первый 23 и второй 32 модули средств медицинского контроля, первый 24 и второй 31 скафандры, предназначенные для размещения обучаемых, сервер моделирования 25;

первый электромеханический модуль обезвешивания с 6-ю степенями свободы 26, состоящий из первого комплекса устройств сопряжения с объектом 42, первого комплекта конечных выключателей 43, первого датчика положения моста 44, первого датчика положения тележки 45, первого комплектного электропривода перемещения моста 46, первого комплектного электропривода перемещения тележки 47, первого комплектного электропривода вертикального перемещения 48, первого механического передаточного устройства 49, первого датчика ускорений и угловых отклонений 50, первого упорного подшипника 51, первого демпфирующего устройства 53, первого одностепенного шарнирного подвеса для поворота по крену 54, первого комплектного электропривода перемещения по крену 55, первого датчика угла положения по крену 56, первого датчика положения обезвешиваемого объекта по вертикали 57, первого одностепенного шарнирного подвеса для поворота по тангажу 58, первого комплектного электропривода перемещения по тангажу 59, первого датчика угла положения по тангажу 60 и первого датчика угловых скоростей обезвешиваемого объекта 61;

второй блок устройств сопряжения с объектом 27, модуль средств освещения 28, полномасштабный макет орбитального модуля МКС 29;

второй электромеханический модуль обезвешивания с 6-ю степенями свободы 30, состоящий из второго комплекса устройств сопряжения с объектом 62, второго комплекта конечных выключателей 63, второго датчика положения моста 64, второго датчика положения тележ