RU2367027C1 - Manned spacecraft simulator - Google Patents
Manned spacecraft simulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2367027C1 RU2367027C1 RU2008104438/28A RU2008104438A RU2367027C1 RU 2367027 C1 RU2367027 C1 RU 2367027C1 RU 2008104438/28 A RU2008104438/28 A RU 2008104438/28A RU 2008104438 A RU2008104438 A RU 2008104438A RU 2367027 C1 RU2367027 C1 RU 2367027C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- model
- output
- input
- spacecraft
- simulator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Toys (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к разделу пилотируемой космонавтики - космическому тренажеростроению, в частности к наземным техническим средствам, предназначенным для обучения космонавтов управлению космическими летательными аппаратами.The invention relates to the field of manned astronautics - space simulator, in particular to ground-based technical equipment intended for training astronauts in the management of spacecraft.
Известна система для имитации полета космического аппарата (United States Patent №5,435,725 SYSTEM FOR SIMULATING A FLYING VEHICLE, Current International 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 (Kawasaki, 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.A known system for simulating the flight of a spacecraft (United States Patent No. 5,435,725 SYSTEM FOR SIMULATING A FLYING VEHICLE, Current International 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 (Kawasaki, JP), containing an integrated control module, an input / output process module, an environment generation module, a database of modeling variables, simulation tools, including a display terminal, a unit initial conditions, block of output parameters and information blocks.
Недостатком данной системы является то, что она относится к чисто виртуальным автоматизированным обучающим системам, 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 устойчивых сенсорно-моторных навыков для выполнения динамических операций по управлению космическим аппаратом.The disadvantage of this system is that it relates to purely virtual automated training systems designed primarily for theoretical and initial practical training (the so-called pre-training preparation: familiarity with the device of the spacecraft and the principles of its control, instilling the initial skills in controlling the spacecraft), the composition of which there are no regular governing bodies and means of information display (or governing bodies and means of display information in the simulator version, outwardly completely identical to the regular one) and, accordingly, the trainees are not provided with the acquisition of stable sensory-motor skills for performing dynamic operations to control the spacecraft.
Известны система и метод для автономной подготовки астронавтов (международный патент WO/2004/109623 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]), содержащие 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 видеодисплея.A known system and method for autonomous training of astronauts (international patent WO / 2004/109623 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]), containing a modeling computer, a motion control knob, an angular position control knob, a database: with the parameters of the motion of a real object and simulated motion parameters of an object, with basic (reference) and current levels of astronaut training, graphic computer with three graphic accelerators and three video displays Her.
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.The disadvantage of this system is that it relates to automated training systems in which only a few standard components (a motion control knob and an angular position control knob) are used to create a learner’s workplace without reproducing the interior or even without simulating the working area of the cockpit model of a real spaceship (real module of the orbiting space station), which significantly reduces the effectiveness of the preparation.
Наиболее близким по исполнению аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является обучающее устройство (патент на полезную модель РФ №61053 ОБУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, МПК 8 G09В 9/52), 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.The closest to the performance analogue, adopted as a prototype of the invention, is a training device (patent for a utility model of the Russian Federation No. 61053 TRAINING DEVICE, IPC 8 G09B 9/52) containing an astronaut’s remote control, model of the onboard complex control system, model of sensors, control stick , model of a motion control system, model of executive bodies, a control and management board for training, a linear acceleration meter model, a spacecraft motion prediction model, a digital computer ohm, formatting unit, spacecraft motion model, the second output of which is connected to the first input of the sensor model, the third output of which is connected to the first input of the motion control system model, the second input of which is connected to the control handle, and the third output of the motion control system model the first input of the executive body model, the second output of which is connected to the third input of the spacecraft’s motion model, the first output of which is connected to the model of the linear acceleration meter, the output is The input is connected to the second input of the digital calculator model by descent, the first input of which is connected to the output of the spacecraft motion prediction model, the input of which is connected to the fourth output of the control and training control panel, and the fourth output of the digital computer model by descent is connected to the first input of the formatting unit, the third the output of which is connected to the first input of the astronaut’s panel, the third output of which is connected to the first input of the control and training control panel, and the second output of the astronaut’s panel dinan with the first input of the onboard complex control system model, the second output of which is connected in parallel with the second input of the sensor model, with the fourth input of the motion control system model and with the third input of the executive engine system model, and the third input of the onboard complex control system model is connected to the second output of the console control and management of training, the third output of which is connected to the fourth input of the model of motion of the spacecraft, the fourth output of the model of the control system on-board complex the som is connected to the third input of the digital computer model by descent, the model of the central on-board computer complex, the model of the manual data input unit and the command radio line model, the input of which is connected to the fifth output of the control and training control panel, and the output of the command radio model is connected to the input of the central on-board computer model complex, the output of which is connected in parallel with the second input of the formatting unit and with the input of the model of the manual information input unit, the output of which is connected n to the fifth entry model digital computer descent.
Обучающее устройство-прототип 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-прототип обладает рядом недостатков: во-первых, для создания рабочего места космонавта в обучающем устройстве-прототипе 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 визуализации внешней обстановки (закабинного пространства) и имитации связи «Борт-Земля» между обучаемым космонавтом и инструктором, а также отсутствует имитация акустической обстановки на рабочем месте космонавта, что уменьшает необходимый объем и качество информации, получаемой космонавтом в процессе обучения через органы чувств и, соответственно, значительно снижает эффективность подготовки космонавтов в целом.The prototype training device provides, mainly, the possibility of manual training in performing pilot operations such as separating a spacecraft from an orbiting space station and launching. The training prototype device has several disadvantages: firstly, to create an astronaut’s workplace, the prototype teaching device uses only two components of the astronaut’s working area: the astronaut’s remote control and the descent control knob, without creating an enclosed volume and reproducing the interior of the cockpit of a real spacecraft spacecraft (that is, without a full simulation of working areas for crew members of a transport spacecraft and proximity to the actual conditions of piloting), and secondly, it provides the ability to visualize the external environment (the outside space) and simulate the communication “Bort-Zemlya” between the trained astronaut and the instructor, and there is also no simulation of the acoustic environment at the astronaut’s workplace, which reduces the amount and quality of information received by the astronaut in the learning process through the senses and, accordingly, significantly reduces the effectiveness of cosmonaut training in general.
Целью изобретения является создание тренажера, обеспечивающего подготовку одновременно всех членов экипажа космического корабля к выполнению наиболее ответственных динамических операций по пилотированию (сближение, причаливание и стыковка с долговременной орбитальной космической станцией типа «Международная космическая станция») космического корабля типа «Союз-ТМА» на орбитальном участке полета.The aim of the invention is to provide a simulator that provides training for all crew members of a spacecraft to perform the most demanding dynamic piloting operations (approaching, approaching and docking with a long-term orbital space station of the International Space Station type) of a Soyuz-TMA spacecraft in orbit flight section.
Технический результат изобретения выражается в расширении функциональных возможностей тренажера для повышения уровня и качества подготовки космонавтов, заключающийся в том, что в предлагаемом тренажере увеличивается полнота комплекса сенсорных воздействий практически на все органы чувств обучаемых.The technical result of the invention is expressed in expanding the functionality of the simulator to increase the level and quality of training of astronauts, which consists in the fact that the proposed simulator increases the completeness of the complex of sensory effects on almost all the senses of the students.
Поставленная цель достигается тем, что в тренажер пилотируемого космического корабля, 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; к первому входу пульта космонавтов через первый блок формирования форматов подключен второй выход модели бортового цифрового вычислительного комплекса, вход которой подключен к первому выходу модели командной радиолинии; третий выход пульта контроля и управления тренировкой подключен ко второму входу модели командной радиолинии, четвертый выход - к первому входу модели движения космического корабля, а пятый выход - ко второму входу модели системы управления бортовым комплексом, второй выход которой подключен ко второму входу модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки; первый выход модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки подключен ко второму входу модели движения космического корабля, второй выход которой подключен к входу модели измерителя линейного ускорения, а третий выход - к входу модели датчиков, введены 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, первое и второе выходные устройства визуализации, рабочее место экипажа, представляющее собой макет 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 визуальные иллюминаторы, кресло бортинженера, кресло командира корабля и кресло космонавта-исследователя (космического туриста); первый выход пульта контроля и управления тренировкой через первый формирователь визуальной обстановки подключен к первому выходному устройству визуализации, второй выход - через второй формирователь визуальной обстановки подключен к визиру специальному космонавта, шестой выход - через формирователь акустической обстановки подключен к акустической системе, седьмой выход - через третий формирователь визуальной обстановки подключен ко второму выходному устройству визуализации, причем первое и второе выходное устройство визуализации оптически связанны соответственно с первым и вторым визуальными иллюминаторами; к первому входу пульта контроля и управления тренировкой подключена телекамера наблюдения, ко второму входу - второй выход модели командной радиолинии, к третьему входу - пятый выход модели движения космического корабля, к четвертому входу -третий выход модели системы управления бортовым комплексом, а первый вход-выход пульта контроля и управления тренировкой подключен к пятому входу-выходу модели бортового цифрового вычислительного комплекса, второй вход-выход - к входу-выходу модели движения космической станции, третий вход-выход - к входу-выходу средств имитации связи «Борт-Земля»; выход модели движения космической станции подключен к первому входу модели системы взаимных измерений; первый выход модели бортового цифрового вычислительного комплекса подключен к первому входу модели командной радиолинии, третий выход - через второй блок формирования форматов ко второму входу пульта космонавтов, а первый вход-выход модели бортового цифрового вычислительного комплекса подключен к входу-выходу модели датчиков, второй вход-выход - к входу-выходу модели измерителя линейного ускорения, третий вход-выход - к входу-выходу модели системы взаимных измерений, четвертый вход-выход - к первому входу-выходу модели системы управления бортовым комплексом, шестой вход-выход - к входу-выходу модели построителя местной вертикали; первый выход модели движения транспортного космического корабля подключен ко второму входу модели системы взаимных измерений, четвертый выход - к входу модели построителя местной вертикали; первый выход модели системы управления бортовым комплексом подключен к третьему входу модели движения космического корабля, первый вход модели системы управления бортовым комплексом подключен ко второму выходу модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки, а второй вход-выход модели системы управления бортовым комплексом подключен к первому входу-выходу устройств сопряжения с объектом, третий вход-выход - к входу-выходу модели блока управления перемещением объекта; вход-выход пульта космонавтов подключен ко второму входу-выходу устройств сопряжения с объектом, выход которых подключен к первому входу модели блока управления перемещением объекта; выход модели датчиков подключен ко второму входу блока управления перемещением объекта, выход которого подключен к первому входу модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки, причем к третьему входу пульта космонавтов подключена ручка управления движением, а к четвертому входу - ручка управления ориентацией.This goal is achieved by the fact that in the simulator of a manned spacecraft, consisting of a control panel for training, a command radio line model, a model of sensors, a model of a linear acceleration meter, a model of a spacecraft’s motion, a model of executive bodies of a combined propulsion system, a model of an onboard digital computer complex, models of the onboard complex control system, the first unit for the formation of formats and the astronaut’s console; the second output of the on-board digital computer complex model, the input of which is connected to the first output of the command radio line model, is connected to the first input of the astronaut’s console through the first block of formation of formats; the third output of the training control and management panel is connected to the second input of the command radio line model, the fourth output is to the first input of the spacecraft’s motion model, and the fifth output is connected to the second input of the airborne control system model, the second output of which is connected to the second input of the combined executive model propulsion system; the first output of the model of executive bodies of the combined propulsion system is connected to the second input of the spacecraft’s motion model, the second output of which is connected to the input of the linear acceleration meter model, and the third output is connected to the input of the sensor’s model, the space station’s motion model, the mutual measurement system model are introduced, the first the second and third shapers of the visual environment, the model of the local vertical builder, the second block of the formation of formats, the device for interfacing with the object, the model of the control unit the movement of the object, the shaper of the acoustic environment, the first and second output visualization devices, the crew’s workplace, which is a model of the cockpit of the manned spacecraft descent vehicle and includes a surveillance camera, communication simulators "Bort-Zemlya", a motion control handle, a special astronaut’s sight, a handle orientation control, acoustic system, first and second visual windows, flight engineer’s chair, ship’s commander’s chair and explorer’s astronaut’s chair (space private tourist); the first output of the training control and management panel through the first imaging unit is connected to the first output visualization device, the second output - through the second imaging unit is connected to the special astronaut's sight, the sixth output - through the acoustic conditioner is connected to the speaker system, the seventh output - through the third a visual conditioner is connected to a second output visualization device, the first and second output visualization device optically linked with the first and second visual portholes; a surveillance camera is connected to the first input of the control and training control panel, to the second input is the second output of the command radio line model, to the third input is the fifth output of the spacecraft’s motion model, to the fourth input is the third output of the airborne control system model, and the first input is the output the control and training control panel is connected to the fifth input-output of the on-board digital computer complex model, the second input-output is to the input-output of the space station's motion model, the third input-output is to go-go means of simulating communication "Board-Earth"; the output of the motion model of the space station is connected to the first input of the model of the mutual measurement system; the first output of the onboard digital computer complex model is connected to the first input of the command radio line model, the third output is through the second formatting unit to the second input of the astronaut’s panel, and the first input and output of the onboard digital computer complex model is connected to the input / output of the sensor model, the second input is output - to the input-output of the linear acceleration meter model, the third input-output - to the input-output of the model of the mutual measurement system, the fourth input-output - to the first input-output of the system model I'm onboard complex, the sixth input-output - to an input-output model builder to the local vertical; the first output of the motion model of the transport spacecraft is connected to the second input of the model of the mutual measurement system, the fourth output is to the input of the model of the local vertical builder; the first output of the onboard complex control system model is connected to the third input of the spacecraft's motion model, the first input of the onboard complex control system model is connected to the second output of the executive body model of the combined propulsion system, and the second input-output of the onboard complex control system model is connected to the first input-output devices for interfacing with the object, the third input-output - to the input-output of the model of the unit for controlling the movement of the object; the input-output of the astronaut’s console is connected to the second input-output of the devices for interfacing with the object, the output of which is connected to the first input of the model of the unit for controlling the movement of the object; the output of the sensor model is connected to the second input of the unit for controlling the movement of the object, the output of which is connected to the first input of the model of the executive bodies of the combined propulsion system, and the motion control handle is connected to the third input of the astronaut’s console, and the orientation control handle is connected to the fourth input.
Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом тренажере обеспечивается полнота воздействий на все основные сенсорные системы человека (обучаемых космонавтов) - визуальную, кинестетическую (тактильную), аудиальную (речевую, акустическую) - максимально приближенно к реальному космическому полету пилотируемого космического корабля на всех его этапах, причем акцент сделан на повышение качества подготовки при выполнении наиболее ответственных операций по пилотированию космического корабля на ближнем орбитальном участке в ручном режиме (сближение, причаливание и стыковка).The essence of the invention lies in the fact that in the proposed simulator, the completeness of the effects on all the main sensory systems of a person (trained astronauts) - visual, kinesthetic (tactile), audio (speech, acoustic) - is as close as possible to a real space flight of a manned spacecraft on all of it stages, and the emphasis is on improving the quality of training when performing the most critical operations of piloting a spacecraft in the near orbital section in manual mode (approach, mooring and docking).
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена функционально-структурная схема тренажера пилотируемого космического корабля, на фиг.2 - общий вид рабочего места экипажа специализированного тренажера «Дон-Союз-ТМА» в РГНИИЦПК им. Ю. А. Гагарина, а на фиг.3 - общий вид космического тренажера-аттракциона транспортного пилотируемого космического корабля «Союз-ТМА» в Донском филиале Центра тренажеростроения в г.Новочеркасске в составе молодежного образовательно-познавательного развлекательного Космоцентра «АСТРОН» им. космонавта Г.С.Шонина.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the functional structural diagram of the simulator of a manned spacecraft, figure 2 is a General view of the workplace of the crew of a specialized simulator "Don-Soyuz-TMA" in RGNIITSPK them. Yu. A. Gagarin, and Fig. 3 is a general view of the space simulator-attraction of the Soyuz-TMA transport manned spacecraft in the Donskoy branch of the Simulator Center in Novocherkassk as part of the ASTRON youth educational and cognitive entertainment center named after astronaut G.S.Shonin.
Согласно фиг.1 тренажер включает пульт контроля и управления тренировкой 1, модель командной радиолинии 2, модель движения космической станции 3, модель датчиков 4, модель измерителя линейного ускорения 5, модель системы взаимных измерений 6, модель движения космического корабля 7, модель исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8, модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9, модель системы управления бортовым комплексом 10, первый 11, второй 12 и третий 19 формирователи визуальной обстановки, модель построителя местной вертикали 13, первый 14 и второй 15 блоки формирования форматов, устройства сопряжения с объектом 16, модель блока управления перемещением объекта 17, формирователь акустической обстановки 18, рабочее место экипажа 20, представляющее собой макет кабины спускаемого аппарата и которое содержит телекамеру наблюдения 21, пульт космонавтов 22, средства имитации связи «Борт-Земля» 23, блок ручного управления оборудованием освещения и вентиляции макета кабины спускаемого аппарата транспортного пилотируемого космического корабля 24, блок ручных поворотных вентилей для выравнивания давления между кабиной спускаемого аппарата и бытовым отсеком космического корабля 25, ручку управления движением 26, визир специальный космонавта 27, ручку управления ориентацией 28, акустическую систему 29, первое 30 и второе 36 выходные устройства визуализации, первый 31 и второй 35 визуальный иллюминаторы, кресло борт-инженера 32, кресло командира корабля 33 и кресло космонавта-исследователя (космического туриста) 34. К первому входу пульта космонавтов 22 через первый блок формирования форматов 14 подключен второй выход модели бортового цифрового вычислительного комплекса 9, вход которой подключен к первому выходу модели командной радиолинии 2; третий выход пульта контроля и управления тренировкой 1 подключен ко второму входу модели командной радиолинии 2, четвертый выход - к первому входу модели движения космического корабля 7, а пятый выход - ко второму входу модели системы управления бортовым комплексом 10, второй выход которой подключен ко второму входу модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8; первый выход модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8 подключен ко второму входу модели движения космического корабля 7, второй выход которой подключен к входу модели измерителя линейного ускорения 5, а третий выход - к входу модели датчиков 4; первый выход пульта контроля и управления тренировкой 1 через первый формирователь визуальной обстановки 11 подключен к первому выходному устройству визуализации 30, второй выход - через второй формирователь визуальной обстановки 12 подключен к визиру специальному космонавта 27, шестой выход - через формирователь акустической обстановки 18 подключен к акустической системе 29, седьмой выход - через третий формирователь визуальной обстановки 19 подключен ко второму выходному устройству визуализации 36, причем первое 30 и второе 36 выходное устройства визуализации оптически связанны соответственно с первым 31 и вторым 35 визуальными иллюминаторами; к первому входу пульта контроля и управления тренировкой 1 подключена телекамера наблюдения 20, ко второму входу - второй выход модели командной радиолинии 2, к третьему входу - пятый выход модели движения космического корабля 7, к четвертому входу - третий выход модели системы управления бортовым комплексом 10. Первый вход-выход пульта контроля и управления тренировкой 1 подключен к пятому входу-выходу модели бортового цифрового вычислительного комплекса 9, второй вход-выход - к входу-выходу модели движения космической станции 3, а третий вход-выход - к входу-выходу средств имитации связи «Борт-Земля» 23. Выход модели движения космической станции 3 подключен к первому входу модели системы взаимных измерений 6, а первый выход модели бортового цифрового вычислительного комплекса 9 подключен к первому входу модели командной радиолинии 2, третий выход - через второй блок формирования форматов 15 ко второму входу пульта космонавтов 22, а первый вход-выход модели бортового цифрового вычислительного комплекса 9 подключен к входу-выходу модели датчиков 4, второй вход-выход - к входу-выходу модели измерителя линейного ускорения 5, а третий вход-выход - к входу-выходу модели системы взаимных измерений 6, четвертый вход-выход - к первому входу-выходу модели системы управления бортовым комплексом 10, шестой вход-выход - к входу-выходу модели построителя местной вертикали 13. Первый выход модели движения космического корабля 7 подключен ко второму входу модели системы взаимных измерений 6, четвертый выход - к входу модели построителя местной вертикали 13. Первый выход модели системы управления бортовым комплексом 10 подключен к третьему входу модели движения космического корабля 7, первый вход модели системы управления бортовым комплексом 10 подключен ко второму выходу модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8, а второй вход-выход модели системы управления бортовым комплексом 10 подключен к первому входу-выходу устройств сопряжения с объектом 16, третий вход-выход - к входу-выходу модели блока управления перемещением объекта 17. Вход-выход пульта космонавтов 22 подключен ко второму входу-выходу устройств сопряжения с объектом 16, выход которых подключен к первому входу модели блока управления перемещением объекта 17. Выход модели датчиков 4 подключен ко второму входу блока управления перемещением объекта 17, выход которого подключен к первому входу модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8. К третьему входу пульта космонавтов 22 подключена ручка управления движением 26, к четвертому входу - ручка управления ориентацией 28.According to figure 1, the simulator includes a training control and management panel 1, a command radio link model 2, a space station motion model 3, a sensor model 4, a linear acceleration meter model 5, a mutual measurement system model 6, a spacecraft motion model 7, a combined actuator model propulsion system 8, model of the on-board digital computer complex 9, model of the control system for the on-board complex 10, first 11, second 12 and third 19 shapers of the visual environment, model of the builder local vertical 13, first 14 and second 15 format formation units, an object interface device 16, an object movement control unit model 17, an acoustic conditioner 18, a crew workstation 20, which is a model of a descent vehicle cockpit and which contains a surveillance camera 21, a remote control cosmonauts 22, communication simulators "Bort-Zemlya" 23, the manual control unit for lighting and ventilation equipment of the cockpit model of the descent module of the transport manned spacecraft 24, the manual block rotary valves for equalizing the pressure between the descent vehicle cabin and the household compartment of the spacecraft 25, the motion control knob 26, the special astronaut’s visor 27, the orientation control knob 28, the speaker system 29, the first 30 and second 36 output imaging devices, the first 31 and second 35 visual portholes, flight engineer’s chair 32, ship’s commander’s chair 33 and astronaut-explorer (space tourist )’s chair 34. The first input of the astronaut’s console 22 is connected to the first input of the formats 14 the second output of the on-board digital computer complex model 9, the input of which is connected to the first output of the command radio line model 2; the third output of the training control and management console 1 is connected to the second input of the command radio line model 2, the fourth output is to the first input of the spacecraft 7 motion model, and the fifth output is to the second input of the airborne complex control system 10, the second output of which is connected to the second input Executive models of the combined propulsion system 8; the first output of the model of the executive bodies of the combined propulsion system 8 is connected to the second input of the motion model of the spacecraft 7, the second output of which is connected to the input of the model of the linear acceleration meter 5, and the third output is connected to the input of the model of sensors 4; the first output of the control and training control panel 1 through the first imaging unit 11 is connected to the first output visualization device 30, the second output is connected to the special cosmonaut 27 through the second imaging unit 12, the sixth output is connected to the speaker system through the acoustic conditioner 18 29, seventh output - through the third imaging unit 19 is connected to the second output visualization device 36, the first 30 and second 36 output device visualization systems are optically connected respectively with the first 31 and second 35 visual windows; a surveillance camera 20 is connected to the first input of the training control and management console 1, the second output of the command radio line model 2 is connected to the second input, the fifth output of the spacecraft 7 motion model is connected to the third input, and the third output of the onboard complex control system 10 is connected to the fourth input. The first input-output of the control and training control panel 1 is connected to the fifth input-output of the model of the on-board digital computer complex 9, the second input-output is connected to the input-output of the motion model of the space station 3, and the third input -output - to the input-output of the Bort-Earth communication simulation equipment 23. The output of the motion model of the space station 3 is connected to the first input of the model of the mutual measurement system 6, and the first output of the model of the on-board digital computer complex 9 is connected to the first input of the model of the command radio line 2 , the third output is through the second block of the formation of formats 15 to the second input of the astronaut’s panel 22, and the first input-output of the on-board digital computer complex 9 is connected to the input-output of the sensor model 4, the second input-output to the input-output m divide the linear acceleration meter 5, and the third input-output - to the input-output of the model of the mutual measurement system 6, the fourth input-output - to the first input-output of the model of the onboard complex control system 10, the sixth input-output - to the input-output of the builder model local vertical 13. The first output of the motion model of the spacecraft 7 is connected to the second input of the model of the mutual measurement system 6, the fourth output is to the input of the model of the builder of the local vertical 13. The first output of the model of the onboard complex control system 10 is connected to the third the input of the motion model of the spacecraft 7, the first input of the model of the onboard complex control system 10 is connected to the second output of the executive bodies model of the combined propulsion system 8, and the second input-output of the model of the onboard complex control system 10 is connected to the first input-output of the interface devices 16, the third input-output - to the input-output of the model of the unit for controlling the movement of the object 17. The input-output of the astronauts panel 22 is connected to the second input-output of the devices for interfacing with the object 16, the output of which connected to the first input of the model of the unit for controlling the movement of the object 17. The output of the model of sensors 4 is connected to the second input of the unit for controlling the movement of the object 17, the output of which is connected to the first input of the model of the executive bodies of the combined propulsion system 8. A control handle 26 is connected to the third input of the astronaut’s console 22 , to the fourth input - orientation control knob 28.
Пульт контроля и управления тренировкой 1 предназначен для задания «сценария полета» и начальных условий тренировки, запуска и оперативного контроля хода тренировки, ввода отказов, останова и завершения тренировки.The training control and management console 1 is designed to set the “flight scenario” and the initial training conditions, launch and operational control of the training course, enter failures, stop and end the training.
Модель командной радиолинии 2 обеспечивает автоматизированный ввод с пульта контроля и управления тренировкой 1 (имитирующего «Центр управления полетами (ЦУП)») в модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 команд управления моделью исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8 на отработку разгонных и тормозных импульсов.The command radio line 2 model provides automated input from the control and training control panel 1 (simulating the “Mission Control Center (MCC)”) into the model of the on-board digital computer complex of 9 control commands of the executive bodies model of the combined propulsion system 8 for working out acceleration and brake pulses.
Модель движения космической станции 3 обеспечивает вычисление текущего вектора состояния центра масс космической станции, а также параметры ориентации космической станции во внешнем пространстве.The motion model of the space station 3 provides the calculation of the current state vector of the center of mass of the space station, as well as the orientation parameters of the space station in outer space.
Модель движения космической станции 3 описывается следующей системой уравнений:The motion model of space station 3 is described by the following system of equations:
1. Уравнения орбитального движения в векторной форме:1. The equations of orbital motion in vector form:
где - оператор локальной производной;Where - local derivative operator;
r - радиус-вектор центра масс;r is the radius vector of the center of mass;
er=r/r - орт радиус-вектора;e r = r / r is the unit vector of the radius vector;
V - скорость поступательного движения;V is the speed of translational motion;
Ω - абсолютная угловая скорость орбитальной системы координат;Ω is the absolute angular velocity of the orbital coordinate system;
C - удельный кинетический момент в орбитальном движении;C is the specific kinetic moment in orbital motion;
a=(a0, a1, a2, a3) - кватернион преобразования систем координат (инерциальной в орбитальную);a = (a 0 , a 1 , a 2 , a 3 ) - quaternion of transformation of coordinate systems (inertial to orbital);
a·Ω - кватернионное умножение;a · Ω - quaternion multiplication;
g - ускорение от второй гармоники геопотенциала;g is the acceleration from the second harmonic of the geopotential;
fa - ускорение от аэродинамической силы;f a - acceleration from aerodynamic force;
µ=398601,3 км3·с-2 - гравитационный параметр Земли;µ = 398601.3 km 3 · s -2 - gravitational parameter of the Earth;
J2=1,802628·10-3 - коэффициент при второй зональной гармонике в разложении геопотенциала.J 2 = 1.802628 · 10 -3 is the coefficient at the second zonal harmonic in the expansion of the geopotential.
2. Уравнения вращения относительно центра масс (ориентация) в векторной форме:2. The equations of rotation relative to the center of mass (orientation) in vector form:
2.1 Динамические уравнения Эйлера2.1 Dynamic equations of Euler
2.2 Кинематические уравнения для кватерниона2.2 Kinematic equations for quaternion
где ω - абсолютная угловая скорость космической станции;where ω is the absolute angular velocity of the space station;
b=(b0, b1, b2, b3) - кватернион преобразования систем координат (инерциальной в связанную космической станции);b = (b 0 , b 1 , b 2 , b 3 ) is the quaternion of the transformation of coordinate systems (inertial into a connected space station);
Jс·ω - матричное умножение;J с · ω is matrix multiplication;
Mс - главный момент внешних сил относительно центра масс космической станции;M with - the main moment of external forces relative to the center of mass of the space station;
- главный вектор внешних сил; - the main vector of external forces;
JC - тензор инерции космической станции, определенный в его центре масс.J C is the inertia tensor of a space station defined at its center of mass.
Модель датчиков 4 обеспечивает вычисление значений проекций абсолютной угловой скорости космического корабля на связанные оси координат.The sensor model 4 provides the calculation of the values of the projections of the absolute angular velocity of the spacecraft on the associated coordinate axes.
Описание функции, моделирующей датчики, имеет следующее математическое выражение:The description of the function modeling the sensors has the following mathematical expression:
(Idus, Udus, Fdus)=BDUS (Kdus, ω).(I dus , U dus , F dus ) = BDUS (K dus , ω).
1. Входные переменные:1. Input variables:
Logical: (Признаки команд на включение комплекта датчиков угловых скоростей 1 (2, 3))Logical: (Signs of commands to turn on the set of angular velocity sensors 1 (2, 3))
Real: ω=(ω1, ω2, ω3); (Абсолютная угловая скорость космического корабля в проекциях на его связанные оси координат)Real: ω = (ω 1 , ω 2 , ω 3 ); (The absolute angular velocity of the spacecraft in projections on its associated coordinate axes)
2. Выходные переменные:2. Output variables:
Logical: (Квитанции в модель системы управления бортовым комплексом 10 об исполнении команд включения комплекта датчиков угловых скоростей 1 (2, 3))Logical: (Receipts to the model of the onboard complex control system 10 on the execution of commands for including a set of angular velocity sensors 1 (2, 3))
Real: (Аналоговые выходные сигналы, характеризующие проекции абсолютной угловой скорости космического корабля в проекциях на его связанные оси координат, - для модели блока управления перемещением объекта 17)Real: (Analog output signals characterizing the projections of the absolute angular velocity of the spacecraft in the projections on its associated coordinate axes, for the model of the unit for controlling the movement of the object 17)
(Дискретные выходные сигналы, характеризующие проекции абсолютной угловой скорости космического корабля на его связанные оси координат, - для модели бортового цифрового вычислительного комплекса 9). (Discrete output signals characterizing the projections of the absolute angular velocity of the spacecraft on its associated coordinate axes are for the model of the onboard digital computer complex 9).
Модель измерителя линейного ускорения 5 обеспечивает вычисление значений проекций ускорения центра масс космического корабля на связанные оси координат.The model of the linear acceleration meter 5 provides the calculation of the values of the projections of the acceleration of the center of mass of the spacecraft on the associated coordinate axes.
Описание функции, моделирующей измеритель линейного ускорения, имеет следующее математическое выражение:The description of the function modeling the linear acceleration meter has the following mathematical expression:
1. Входные переменные:1. Input variables:
Logical: (Признаки команд на включение выбранного комплекта измерителя линейного ускорения 1 (2, 3))Logical: (Signs of commands to turn on the selected linear acceleration meter kit 1 (2, 3))
Real: (Производные правых частей уравнений орбитального движения космического корабля, в проекциях на его связанные оси)Real: (Derivatives of the right-hand sides of the equations of the orbital motion of a spacecraft, in projections on its connected axes)
2. Выходные переменные:2. Output variables:
Logical: (Квитанции в модель системы управления бортовым комплексом 10 об исполнении команд на включение выбранного комплекта измерителя линейного ускорения 1 (2, 3))Logical: (Receipts to the model of the on-board complex control system 10 on the execution of commands to include the selected set of the linear acceleration meter 1 (2, 3))
Real: (Значения частот, характеризующих проекции на связанные оси космического корабля «видимого ускорения» его центра масс)Real: (The values of the frequencies characterizing the projection onto the connected axis of the spacecraft of "visible acceleration" of its center of mass)
Модель системы взаимных измерений 6 обеспечивает вычисление параметров относительного движения космического корабля и космической станции на всех этапах сближения, а также выработку признаков состояния радиоканалов связи космического корабля и космической станции.The mutual measurement system model 6 provides the calculation of the parameters of the relative motion of the spacecraft and the space station at all stages of convergence, as well as the development of signs of the state of the radio channels of communication between the spacecraft and the space station.
Описание функции, моделирующей систему взаимных измерений, имеет следующее математическое выражение:The description of the function modeling the system of mutual measurements has the following mathematical expression:
1. Входные переменные:1. Input variables:
Logical: (Признаки команд на включение выбранного комплекта системы взаимных измерений 1 (2))Logical: (Signs of commands to enable the selected set of mutual measurement system 1 (2))
Test, (Признак команды включения выбранного комплекта системы взаимных измерений в режим тест-контроля)Test, (A sign of the command to enable the selected set of the mutual measurement system in the test control mode)
KrugP, (Признак команды включения выбранного комплекта системы взаимных измерений в режим кругового поиска)KrugP, (Indication of the command to enable the selected set of the mutual measurement system in the circular search mode)
SectP, (Признак команды включения выбранного комплекта системы взаимных измерений в режим секторного поиска)SectP, (Indication of the command to enable the selected set of the mutual measurement system in the sector search mode)
RO; (Признак команды включения выбранного комплекта системы взаимных измерений в режим ориентации)RO (A sign of the command to enable the selected set of the system of mutual measurements in orientation mode)
Real: ρ, (Относительная дальность центров масс космических корабля и станции)Real: ρ, (The relative range of the centers of mass of the spacecraft and station)
(Относительная скорость центров масс космических корабля и станции) (The relative velocity of the centers of mass of the spacecraft and station)
(Абсолютная угловая скорость линии визирования, проходящей через центры масс космических корабля и станции в проекциях на визирные оси координат) (The absolute angular velocity of the line of sight passing through the centers of mass of the spacecraft and station in projections onto the coordinate axis of sight)
ω=(ω1, ω2, ω3); (Абсолютная угловая скорость космического корабля в проекциях на его связанные оси координат)ω = (ω 1 , ω 2 , ω 3 ); (The absolute angular velocity of the spacecraft in projections on its associated coordinate axes)
2. Выходные переменные:2. Output variables:
Logical: (Квитанции в модель системы управления бортовым комплексом 10 об исполнении команд на включение выбранного комплекта системы взаимных измерений 1 (2))Logical: (Receipts to the model of the on-board complex control system 10 on the execution of commands to include the selected set of the mutual measurement system 1 (2))
RTK, (Признак в модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 о переходе системы взаимных измерений в режим тест-контроль)RTK, (A sign in the model of the on-board digital computer complex 9 about the transition of the mutual measurement system to the test control mode)
RF, (Признак в модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 о переходе системы взаимных измерений в режим функционирования)RF, (A sign in the model of the on-board digital computer complex 9 about the transition of the mutual measurement system to the operating mode)
SNC, (Признак сигнала «Наличие цели» в модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9)SNC, (Signal of the “Target Presence” signal in the model of the on-board digital computer complex 9)
АО, (Признак в модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 об окончании переходных процессов в канале ориентации)AO, (A sign in the model of the on-board digital computer complex 9 about the end of transients in the orientation channel)
Zahvat, (Признак формирования канала дальности в модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9)Zahvat, (A sign of the formation of the range channel in the model of the on-board digital computer complex 9)
AS, (Признак в модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 об окончании переходных процессов в канале автосопровождения)AS, (A sign in the model of the on-board digital computer complex 9 about the end of transients in the auto-tracking channel)
BazaAO, BazaAR, (Признаки измерения взаимного крена космических корабля и станции по базам АО и АР)BazaAO, BazaAR, (Signs of measuring the mutual roll of the spacecraft and the station at the bases of AO and AR)
Рr, (Признак в модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 о переходе системы взаимных измерений в режим причаливания)Pr, (A sign in the model of the on-board digital computer complex 9 about the transition of the mutual measurement system to the mooring mode)
Real: ρsνi, (Расстояние между антеннами канала дальности комплектов системы взаимных измерений космических корабля и станции)Real: ρ sνi , (The distance between the range channel antennas of the sets of the system of mutual measurements of the spacecraft and the station)
(Относительная скорость антенн канала дальности комплектов системы взаимных измерений космических корабля и станции) (The relative speed of the range channel antennas sets of the spacecraft and station mutual measurement system)
(Абсолютная угловая скорость линии визирования, проходящей через антенны канала дальности комплектов системы взаимных измерений космических корабля и станции) (Absolute angular velocity of the line of sight passing through the range channel antennas of the spacecraft and station mutual measurement systems)
ψsνi, θsνi, (Углы пеленга линии визирования, проходящей через антенны стыковочных узлов космических корабля и станции)ψ sνi , θ sνi , (Angles of the bearing of the line of sight passing through the antennas of the docking nodes of the spacecraft and station)
γr; (Угол взаимного крена космических корабля и станции)γ r ; (The angle of mutual roll of the spacecraft and the station)
Модель движения космического корабля 7 обеспечивает вычисление текущего вектора состояния центра масс космического корабля, а также параметры ориентации космического корабля во внешнем пространстве.The motion model of the spacecraft 7 provides the calculation of the current state vector of the center of mass of the spacecraft, as well as the orientation parameters of the spacecraft in outer space.
Модель движения космического корабля 7 описывается следующей системой уравнений:The motion model of the spacecraft 7 is described by the following system of equations:
1. Уравнения орбитального движения в векторной форме:1. The equations of orbital motion in vector form:
где - оператор локальной производной;Where - local derivative operator;
r - радиус-вектор центра масс;r is the radius vector of the center of mass;
еr=r/r - орт радиус-вектора;e r = r / r is the unit vector of the radius vector;
V - скорость поступательного движения;V is the speed of translational motion;
Ω - абсолютная угловая скорость орбитальной системы координат;Ω is the absolute angular velocity of the orbital coordinate system;
С - удельный кинетический момент в орбитальном движении;C is the specific kinetic moment in orbital motion;
a=(a0, a1, a2, a3) - кватернион преобразования систем координат (инерциальной в орбитальную);a = (a 0 , a 1 , a 2 , a 3 ) - quaternion of transformation of coordinate systems (inertial to orbital);
а·Ω - кватернионное умножение;a · Ω - quaternion multiplication;
g - ускорение от второй гармоники геопотенциала;g is the acceleration from the second harmonic of the geopotential;
fa- ускорение от аэродинамической силы;f a - acceleration from aerodynamic force;
u - управляющее ускорение от комбинированной двигательной установки;u - control acceleration from a combined propulsion system;
µ=398601,3 км3·с-2 - гравитационный параметр Земли;µ = 398601.3 km 3 · s -2 - gravitational parameter of the Earth;
J2=1,802628·10-3 - коэффициент при второй зональной гармонике в разложении геопотенциала.J 2 = 1.802628 · 10 -3 is the coefficient at the second zonal harmonic in the expansion of the geopotential.
2. Уравнения вращения относительно центра масс (ориентация) в векторной форме:2. The equations of rotation relative to the center of mass (orientation) in vector form:
2.1 Динамические уравнения Эйлера2.1 Dynamic equations of Euler
2.2 Кинематические уравнения для кватерниона2.2 Kinematic equations for quaternion
где ω - абсолютная угловая скорость космического корабля;where ω is the absolute angular velocity of the spacecraft;
b=(b0, b1, b2, b3) - кватернион преобразования систем координат (инерциальной в связанную космического корабля);b = (b 0 , b 1 , b 2 , b 3 ) is the quaternion of the transformation of coordinate systems (inertial into the bound spacecraft);
Jc·ω - матричное умножение;J c · ω is matrix multiplication;
Mc - главный момент внешних сил относительно центра масс космического корабля;M c - the main moment of external forces relative to the center of mass of the spacecraft;
- главный вектор внешних сил; - the main vector of external forces;
Jc - тензор инерции космического корабля, определенный в его центре масс.J c is the inertia tensor of the spacecraft defined in its center of mass.
2.3 Вычисление параметров относительного движения2.3 Calculation of relative motion parameters
2.3.1 Вектор относительной дальности ρ:2.3.1 Relative range vector ρ:
ρ=rs-rk,ρ = r s -r k ,
где rs, rk - радиус-векторы космической станции и космического корабля.where r s , r k are the radius vectors of the space station and the spacecraft.
2.3.2 Вектор относительной скорости νr 2.3.2 Relative velocity vector ν r
вычисление:calculation:
νr=Vs-Vk,ν r = V s -V k ,
дифференциальное уравнение (определение):differential equation (definition):
где Vs, Vk - скорости космической станции и космического корабля.where V s , V k are the speeds of the space station and the spacecraft.
Ωлв - абсолютная угловая скорость линии визирования.Ω lv is the absolute angular velocity of the line of sight.
2.3.3 Вычисление лучевой скорости (скорости сближения)2.3.3 Calculation of radial velocity (approach velocity)
Vrl=(ρ,νr)/ρV rl = (ρ, ν r ) / ρ
2.3.4 Вычисление абсолютной угловой скорости линии визирования Ωлв=[ρ,νr]/ρ2 2.3.4 Calculation of the absolute angular velocity of the line of sight Ω lv = [ρ, ν r ] / ρ 2
2.3.5 Определение ортов базисов визирной (лучевой) системы координат2.3.5 Determination of the unit vectors of the bases of the sighting (beam) coordinate system
l1=ρ/ρ, l2=Ωлв/Ωлв, l3=[l1,l2]l 1 = ρ / ρ, l 2 = Ω lv / Ω lv , l 3 = [l 1 , l 2 ]
Модель исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8 обеспечивает на всех этапах сближения вычисление управляющих линейного ускорения и момента соответственно в поступательном и вращательном движениях космического корабля.The model of the executive bodies of the combined propulsion system 8 provides at all stages of convergence the calculation of the linear acceleration control and the moment, respectively, in the translational and rotational movements of the spacecraft.
Описание функции, моделирующей исполнительные органы комбинированной двигательной установки, имеет следующее математическое выражение:The description of the function modeling the actuators of the combined propulsion system has the following mathematical expression:
(Ikdu,u,Мc)=KDU(Kkdu,T,τ)(I kdu , u, M c ) = KDU (K kdu , T, τ)
1. Входные переменные:1. Input variables:
Logical: (Признаки включения каналов Х (Y, Z) комбинированной двигательной установки)Logical: (Signs of the inclusion of channels X (Y, Z) of the combined propulsion system)
Real: T=(T1, T2, T3), (Периоды работы двигателей комбинированной двигательной установки в каналах Х (Y, Z))Real: T = (T 1 , T 2 , T 3 ), (Periods of operation of the engines of the combined propulsion system in the channels X (Y, Z))
τ=(τ1, τ2, τ3); (Времена работы двигателей комбинированной двигательной установки в каналах Х (Y, Z))τ = (τ 1 , τ 2 , τ 3 ); (The operating times of the engines of the combined propulsion system in the channels X (Y, Z))
2. Выходные переменные:2. Output variables:
Logical: (Признаки работы составных частей комбинированной двигательной установки: сближающее-корректирующий двигатель, двигатели причаливания-ориентации (большие и малые), выдаваемое в модель системы управления бортовым комплексом 10)Logical: (Signs of operation of the components of a combined propulsion system: converging-correcting engine, mooring-orientation engines (large and small), issued in the model of the onboard complex control system 10)
Real: u=(u1, u2, u3), (Управляющее ускорение центра масс космического корабля в проекциях на его оси координат)Real: u = (u 1 , u 2 , u 3 ), (Control acceleration of the center of mass of the spacecraft in the projections on its coordinate axis)
(Управляющий момент относительно центра масс космического корабля в проекциях на его оси координат) (Control moment relative to the center of mass of the spacecraft in projections on its coordinate axis)
Модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 обеспечивает имитацию в тренажере в автоматическом режиме функционирования оборудования и систем космического корабля на всех этапах полета: при старте и выведении космического корабля на орбиту ожидания, при выдаче команды для формирования разгонного импульса, обеспечивающего переход на орбиту космической станции, при выдаче команды для формирования тормозного импульса при сближении космического корабля с космической станцией, при зависании космического корабля для построения плоскости облета космической станции, при автоматическом облете космической станции, при зависании для согласования связанной системы координат космического корабля и системы координат стыковочного узла космической станции с последующим выполнением причаливания и стыковки космического корабля с космической станцией, при отделении космического корабля от космической станции, при облете и перестыковке космического корабля к космической станции, при спуске и приземлении космического корабля.The on-board digital computer complex 9 model imitates the simulator in the automatic mode of functioning of the equipment and systems of the spacecraft at all stages of the flight: when starting and putting the spacecraft into waiting orbit, when issuing a command to form an accelerating pulse, which transfers to the orbit of the space station, issuing a command to generate a braking impulse when the spacecraft approaches the space station, when the spacecraft freezes to build I am the plane of the space station’s flyby, during automatic flyby of the space station, when it hangs to coordinate the coordinate system of the spacecraft and the coordinate system of the docking station of the space station, followed by the mooring and docking of the spacecraft with the space station, when the spacecraft is separated from the space station, when flying and reconfiguration of the spacecraft to the space station, during the descent and landing of the spacecraft.
Модель системы управления бортовым комплексом 10 на всех режимах функционирования в тренажере обеспечивает имитацию управления бортовыми системами и оборудованием космического корабля.The model of the onboard complex control system 10 at all operating modes in the simulator provides simulation of the onboard systems and equipment of the spacecraft.
Модель построителя местной вертикали 13 обеспечивает имитацию в автоматическом режиме совмещения оси ординат космического корабля с местной вертикалью.The model of the local vertical builder 13 provides an automatic simulation of the alignment of the ordinate axis of the spacecraft with the local vertical.
Описание функции, моделирующей построитель местной вертикали, имеет следующее математическое выражение (см. Управление ориентацией космических аппаратов. Б.В.Раушенбах, Е.Н.Токарь. М.: «Наука», 1974. - 600 с.):The description of the function modeling the local vertical builder has the following mathematical expression (see Spacecraft orientation control. B.V. Raushenbakh, E.N. Tokar. M.: Nauka, 1974. - 600 pp.):
1. Входные переменные:1. Input variables:
Logical: (Признаки команд на включение выбранного комплекта построителя местной вертикали 1 (2, 3))Logical: (Signs of teams to enable the selected set of local vertical builder 1 (2, 3))
Real: A_, 2=(А12, А22, А32), (Проекции орта местной вертикали на связанные оси координат космического корабля)Real: A_, 2 = (A 12 , A 22 , A 32 ), (Projections of the local vertical unit vector on the associated coordinate axes of the spacecraft)
2. Выходные переменные:2. Output variables:
Logical: , (Квитанции в модель системы управления бортовым комплексом 10 об исполнении команд на включение выбранного комплекта построителя местной вертикали 1 (2,3))Logical: , (Receipts to the model of the on-board complex control system 10 on the execution of commands to include the selected set of the local vertical builder 1 (2,3))
SNP, (Сигнал «наличия поля» - признак «Земля в поле зрения построителя местной вертикали»)SNP, (“Field presence” signal - the sign “Earth in the field of view of the local vertical builder”)
Real: ut, uk, (Значения сигналов канала тангажа и крена, зависящих от величины рассогласования местной вертикали и оси Y связанной системы координат космического корабля)Real: u t , u k , (The values of the pitch and roll channel signals, depending on the magnitude of the mismatch of the local vertical and the Y axis of the associated coordinate system of the spacecraft)
Модель блока управления перемещением объекта 17 обеспечивает имитацию в ручном режиме управления линейными и угловыми перемещениями космического корабля.The model of the control unit for the movement of the object 17 provides a manual simulation of linear and angular movements of the spacecraft.
Описание функции, моделирующей блок управления перемещением объекта, имеет следующее математическое выражение (Kbupo, Т, τ)=BUPO (Iruo, Irud, U, Udus)The description of the function that simulates the object's motion control unit has the following mathematical expression (K bupo , Т, τ) = BUPO (I ruo , I rud , U, U dus )
1. Входные переменные:1. Input variables:
Logical: Iruо, Irud, (Признаки выбора ручек управления)Logical: I ruo , I rud , (Signs of the selection of control knobs)
Real: U=(U1, U2, U3), (Проекции вектора уставок, зависящих от величины отклонения РУО от нейтрали)Real: U = (U 1 , U 2 , U 3 ), (Projections of the setpoint vector depending on the value of the deviation of the CBR from the neutral)
(Аналоговые выходные сигналы, характеризующие проекции абсолютной угловой скорости космического корабля на его связанные оси координат) (Analog output signals characterizing the projections of the absolute angular velocity of the spacecraft on its associated coordinate axes)
2. Выходные переменные:2. Output variables:
Logical: (Признаки включения каналов комбинированной двигательной установки в каналах Х (Y, Z))Logical: (Signs of inclusion of the channels of the combined propulsion system in the channels X (Y, Z))
Real: Т=(T1, T2, T3), (Периоды работы двигателей комбинированной двигательной установки в каналах Х (Y, Z))Real: T = (T 1 , T 2 , T 3 ), (Periods of operation of the engines of the combined propulsion system in the channels X (Y, Z))
τ=(τ1, τ2, τ3), (Времена работы двигателей комбинированной двигательной установки в каналах Х (Y, Z))τ = (τ 1 , τ 2 , τ 3 ), (Operating times of the engines of the combined propulsion system in the channels X (Y, Z))
Для реализации моделей (модель командной радиолинии 2, модель движения космической станции 3, модель датчиков 4, модель измерителя линейного ускорения 5, модель системы взаимных измерений 6, модель движения космического корабля 7, модель исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8, модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9, модель системы управления бортовым комплексом 10, модель построителя местной вертикали 13 и модель блока управления перемещением объекта 17) могут быть использованы средства вычислительной техники необходимой производительности (конечный автомат, программируемая логическая матрица, микроконтроллер, промышленный компьютер или персональная ЭВМ), в которых реализованы соответствующие программно-математические модули (установлены и исполняются на этом средстве вычислительной техники). Для уменьшения количества средств вычислительной техники все вышеперечисленные модели (или часть из этих моделей) могут быть установлены и исполняться на одном компьютере, обладающем достаточно большой вычислительной мощностью (современная персональная ЭВМ, мощная рабочая станция или высокопроизводительный сервер и т.д.).To implement the models (command radio link model 2, space station motion model 3, sensors model 4, linear acceleration meter model 5, reciprocal measurement system model 6, spacecraft motion model 7, executive engine model of the combined propulsion system 8, on-board digital computer complex model 9, the model of the onboard complex control system 10, the model of the local vertical builder 13 and the model of the object movement control block 17) computing tools can be used of the necessary technical equipment (finite state machine, programmable logic matrix, microcontroller, industrial computer or personal computer) in which the corresponding mathematical and program modules are implemented (installed and executed on this computer tool). To reduce the amount of computing equipment, all of the above models (or part of these models) can be installed and run on one computer with a sufficiently large computing power (modern personal computer, powerful workstation or high-performance server, etc.).
Первый 14 и второй 15 блоки формирования форматов обеспечивают компьютерный синтез изображения для экранных индикаторов, входящих в состав пульта космонавта 22 (экранные индикаторы на фиг.1 не показаны). Для реализации первого и второго блока формирования форматов могут быть использованы персональные ЭВМ с графическим акселератором.The first 14 and second 15 format formation blocks provide computer-assisted image synthesis for the on-screen indicators included in the astronaut’s console 22 (the on-screen indicators are not shown in FIG. 1). For the implementation of the first and second block of the formation of formats can be used personal computers with a graphic accelerator.
Устройства сопряжения с объектом 16 обеспечивают электрическое сопряжение и двухсторонний информационный обмен между средствами отображения информации (СОИ) и органами управления (ОУ), входящими в состав пульта космонавта 22 (СОИ и ОУ пульта космонавта 22 на фиг.1 не показаны), а также ручкой управления движением 26 и ручкой управления ориентацией 28, подключенных к пульту космонавта 22, и моделью системы управления бортовым комплексом 10.The device for interfacing with the object 16 provides electrical pairing and two-way information exchange between the means of information display (SDI) and the controls (OS) that are part of the astronaut’s remote control 22 (SDI and OU of the astronaut’s remote control 22 are not shown in FIG. 1), as well as with a pen motion control 26 and an orientation control knob 28 connected to the astronaut’s remote control 22, and an aircraft control system model 10.
Рабочее место экипажа 20 предназначено для создания замкнутого объема и воспроизведение интерьера с возможно полной имитацией рабочих зон космонавтов в макете кабины спускаемого аппарата пилотируемого космического корабля тренажера. Рабочее место экипажа 20 в предлагаемом тренажере может быть реализовано в одном из следующих двух вариантов:The crew’s workstation 20 is designed to create an enclosed space and reproduce the interior with the most complete possible simulation of the astronaut’s working areas in the mock-up of the cockpit of the simulator’s manned spacecraft. The workplace of the crew 20 in the proposed simulator can be implemented in one of the following two options:
- на базе экземпляра реального образца объекта (спускаемого аппарата), доработанного в тренажных целях в учебно-тренировочный макет кабины спускаемого аппарата транспортного пилотируемого космического корабля «Союз-ТМА»;- on the basis of a copy of a real sample of the object (descent vehicle), finalized for training purposes in the training model of the cockpit of the descent module of the Soyuz-TMA transport manned spacecraft;
- на базе полномасштабного макета кабины спускаемого аппарата транспортного пилотируемого космического корабля «Союз-ТМА» сборно-разборной конструкции, изготовленного по каркасно-модульной технологии опытного производства Центра тренажеростроения и подготовки персонала.- on the basis of a full-scale mock-up of the cockpit of the descent vehicle of the Soyuz-TMA transportable spacecraft of a collapsible design made using the frame-modular technology of the pilot production of the Simulator and Personnel Training Center.
Телекамера наблюдения 21 предназначена для дистанционного наблюдения инструктора за действиями экипажа.The surveillance camera 21 is designed for remote monitoring of the instructor's actions by the crew.
Пульт космонавтов 22 в тренажере предназначен для имитации управления членами экипажа бортовым комплексом и оборудованием космического корабля. Пульт космонавта 22 содержит средства отображения информации (СОИ): экранные индикаторы, сигнальные табло, транспаранты и т.д. и органы управления (ОУ): клавиши, тумблеры и т.д. (СОИ и ОУ пульта космонавта 22 на фиг.1 не показаны) и в предлагаемом тренажере может быть реализован в одном из следующих двух вариантов:The astronauts panel 22 in the simulator is designed to simulate the control of crew members by the onboard complex and equipment of the spacecraft. The astronaut’s console 22 contains information display facilities (SOI): on-screen indicators, signal boards, banners, etc. and controls (OS): keys, toggle switches, etc. (SOI and OU of the cosmonaut’s remote control 22 are not shown in FIG. 1) and in the proposed simulator can be implemented in one of the following two options:
- выполнен на базе штатного образца пульта космонавтов спускаемого аппарата типа «Нептун-МЭ-Б», при необходимости, доработанного в тренажных целях;- made on the basis of a standard sample of the astronaut’s console of the Neptun-ME-B type descent vehicle, if necessary, finalized for training purposes;
- в качестве пульта космонавтов 22 использован действующий учебный макет пульта космонавта в тренажном исполнении (внешне полностью идентичный штатному, как правило, имеющий штатные органы управления), причем, штатная логика работы которого обеспечивается программно-математическими модулями, специально реализованными для этого в тренажере. В предлагаемом тренажере штатная логика работы действующего учебного макета пульта космонавтов в тренажном исполнении обеспечивается моделью системы управления бортовым комплексом 10.- as the astronaut’s remote control 22, the current training model of the astronaut’s remote control was used in the simulator version (outwardly completely identical to the standard one, as a rule, having full-time controls), and the standard logic of work of which is provided by program-mathematical modules specially implemented for this in the simulator. In the proposed simulator, the regular logic of the operating training model of the astronaut’s console in the simulator version is provided by the model of the onboard complex control system 10.
Средства имитации связи «Борт-Земля» 23 предназначены для осуществления речевого обмена космонавтов с инструктором. Средства имитации связи «Борт-Земля» 23 в предлагаемом тренажере могут быть реализованы в одном из следующих двух вариантов:Means of communication simulation "Board-Earth" 23 are intended for the implementation of a speech exchange of astronauts with an instructor. Means of communication simulation "Board-Earth" 23 in the proposed simulator can be implemented in one of the following two options:
- использованы штатные гарнитуры типа ГСШ-А-18;- standard headset type GSh-A-18 was used;
- в качестве средств имитации связи «Борт-Земля» использованы мультимедийные микротелефонные гарнитуры.- as a means of simulating the communication "Bort-Zemlya" used multimedia microtelephone headsets.
Блок ручного управления оборудованием освещения и вентиляции макета кабины спускаемого аппарата космического корабля 24 предназначен для воссоздания в макете кабины тренажера элементов интерьера реального космического корабля и обеспечивает управление оборудованием освещения и вентиляции макета кабины (оборудование освещения и вентиляции макета кабины на фиг.1 не показано).The manual control unit for lighting and ventilation equipment of the cockpit model of the descent vehicle of the spacecraft 24 is designed to recreate the interior elements of the real spacecraft in the simulator cockpit model and provides control of the lighting and ventilation equipment of the cockpit layout (lighting and ventilation equipment of the cockpit layout is not shown in Fig. 1).
Блок ручных поворотных вентилей для выравнивания давления между кабиной спускаемого аппарата и бытовым отсеком транспортного пилотируемого космического корабля 25 предназначен для воссоздания в макете кабины тренажера элементов интерьера реального космического корабля.A block of manual rotary valves for equalizing the pressure between the cabin of the descent vehicle and the household compartment of the transport manned spacecraft 25 is designed to recreate the interior elements of a real spacecraft in the simulator cabin model.
Ручка управления движением 26 предназначена для задания линейных перемещений космического корабля в процессе пилотирования. Ручка управления движением 26 в предлагаемом тренажере может быть реализована в одном из следующих трех вариантов:The motion control knob 26 is designed to set the linear movements of the spacecraft during the piloting process. The motion control handle 26 in the proposed simulator can be implemented in one of the following three options:
- использована штатная ручка управления движением пилотируемого космического корабля;- A standard control stick for the movement of a manned spacecraft was used;
- использован действующий макет, имеющий внешний вид, подобный штатной ручке управления движением пилотируемого космического корабля, и идентичные кинематическую схему и реактивные усилия;- used the current layout, having an appearance similar to the standard handle for controlling the movement of a manned spacecraft, and identical kinematic scheme and reactive forces;
- в качестве ручки управления движением использован соответствующий игровой джойстик.- the corresponding game joystick is used as a motion control handle.
Визир специальный космонавта 27 обеспечивает в ручном режиме совмещение связанной системы координат космического корабля на дальнем участке с орбитальной системой координат, а на ближнем - с системой координат стыковочного узла космической станции. Визир специального космонавта 27 в предлагаемом тренажере может быть реализован в одном из следующих двух вариантов:The target of the special cosmonaut 27 provides manual alignment of the associated coordinate system of the spacecraft in the far section with the orbital coordinate system, and in the near - with the coordinate system of the docking station of the space station. The visor of a special astronaut 27 in the proposed simulator can be implemented in one of the following two options:
- в качестве визира специального космонавта 27 использован монитор на базе электронно-лучевой трубки с коллимационным оптическим устройством;- a monitor based on a cathode ray tube with a collimation optical device was used as a visor for special cosmonaut 27;
- в качестве визира специального космонавта 27 использован монитор на базе жидко-кристаллического индикатора.- a monitor based on a liquid crystal indicator was used as the sight of a special cosmonaut 27.
Ручка управления ориентацией 28 предназначена для задания угловых перемещений космического корабля в процессе пилотирования. Ручка управления ориентацией 28 в предлагаемом тренажере может быть реализована в одном из следующих трех вариантов:The orientation control knob 28 is designed to set the angular displacements of the spacecraft during the piloting process. The orientation control handle 28 in the proposed simulator can be implemented in one of the following three options:
- использована штатная ручка управления ориентацией пилотируемого космического корабля;- the standard orientation control knob of the manned spacecraft was used;
- использован действующий макет, имеющий внешний вид, подобный штатной ручке управления ориентацией пилотируемого космического корабля, и идентичные кинематическую схему и реактивные усилия;- used the current layout, having an appearance similar to the standard handle for controlling the orientation of a manned spacecraft, and identical kinematic scheme and reactive forces;
- в качестве ручки управления ориентацией использован соответствующий игровой джойстик.- the corresponding game joystick is used as an orientation control handle.
Первый 11, второй 12 и третий 19 формирователи визуальной обстановки обеспечивают компьютерный синтез изображения соответственно для первого выходного устройства визуализации 30, визира специального космонавта 27 и второго выходного устройства визуализации 36. Для реализации первого 11, второго 12 и третьего 19 формирователя визуальной обстановки могут быть использованы персональные ЭВМ с графическим акселератором. Первое 30 и второе 36 выходные устройства визуализации обеспечивают вывод изображения, имитирующего внешнюю визуальную обстановку в закабинном пространстве макета кабины спускаемого аппарата. Первый 31 и второй 35 визуальный иллюминаторы предназначены для обеспечения возможности имитации внешней визуальной обстановки в закабинном пространстве обучаемым членам экипажа в макете кабины. Первое 30 и второе 36 выходные устройства визуализации в предлагаемом тренажере могут быть реализованы в одном из следующих шести вариантов:The first 11, second 12, and third 19 imaging equipment provide computer-aided image synthesis for the first output imaging device 30, the special astronaut’s visor 27, and the second imaging output device 36. For implementing the first 11, 12, and third 19 imaging equipment, personal computers with graphic accelerator. The first 30 and second 36 output imaging devices provide output images that simulate the external visual environment in the cockpit space of the cockpit model of the lander. The first 31 and second 35 visual portholes are designed to provide the ability to simulate the external visual environment in the cockpit space for trained crew members in the cockpit layout. The first 30 and second 36 output visualization devices in the proposed simulator can be implemented in one of the following six options:
- использован монитор на базе электронно-лучевой трубки с коллимационным оптическим устройством;- a monitor based on a cathode ray tube with a collimation optical device was used;
- использован монитор на базе жидко-кристаллического индикатора с коллимационным оптическим устройством;- a monitor based on a liquid crystal indicator with a collimation optical device was used;
- использован монитор на базе жидко-кристаллического индикатора;- used a monitor based on a liquid crystal indicator;
- использован просветный экран с проектором;- used a transparent screen with a projector;
- использован отражательный экран с проектором;- used a reflective screen with a projector;
- использована плазменная панель.- used plasma panel.
Акустическая система 29 обеспечивает воспроизведение акустических шумов и звуковых эффектов, сопровождающих работу бортовых систем космического корабля, комбинированной двигательной установки и т.д. Формирователь акустической обстановки 18 обеспечивает компьютерный синтез (или компьютерное воспроизведение из базы аудиофайлов) для акустической системы 29, установленной в рабочем месте экипажа в макете кабины спускаемого аппарата транспортного пилотируемого космического корабля 20. Для реализации формирователя акустической обстановки 18 может быть использована персональная ЭВМ со звуковой картой.The acoustic system 29 provides reproduction of acoustic noise and sound effects accompanying the operation of the onboard systems of the spacecraft, combined propulsion system, etc. The acoustic conditioner 18 provides computer synthesis (or computer reproduction from the audio file base) for the acoustic system 29 installed in the crew’s workplace in the cockpit model of the descent vehicle of the transported manned spacecraft 20. A personal computer with a sound card can be used to implement the acoustic conditioner 18 .
Кресло борт-инженера 32, кресло командира корабля 33 и кресло космонавта-исследователя (космического туриста) 34 предназначены для размещения обучаемых членов экипажа в макете кабины в штатных положениях относительно органов управления и средств отображения информации идентично расположению в реальном космическом корабле. Кресло борт-инженера 32, кресло командира корабля 33 и кресло космонавта-исследователя (космического туриста) 34 в предлагаемом тренажере могут быть реализованы в одном из двух следующих вариантов:The seat of the flight engineer 32, the seat of the commander of the ship 33, and the seat of the astronaut-researcher (space tourist) 34 are designed to accommodate trained crew members in the cockpit layout in the standard positions relative to the controls and means of information display identical to the location in a real spaceship. The seat of the flight engineer 32, the seat of the commander of the ship 33 and the seat of the astronaut-researcher (space tourist) 34 in the proposed simulator can be implemented in one of two of the following options:
- использованы штатные амортизационные кресла типа «Казбек-УМ»;- used standard depreciation chairs of the Kazbek-UM type;
- в качестве кресла борт-инженера, кресла командира корабля и кресла космонавта-исследователя (космического туриста) использованы габаритные макеты штатного кресла.- as the seat of the flight engineer, the seat of the commander of the ship and the seat of the astronaut-explorer (space tourist), dimensional models of the standard seat were used.
Предлагаемый тренажер работает следующим образом.The proposed simulator works as follows.
Перед началом тренировки обучаемые члены экипажа занимают свои места на кресле борт-инженера 32, кресле командира корабля 33 и кресле космонавта-исследователя (космического туриста) 34 в рабочем месте экипажа 20, а инструктор - за пультом контроля и управления тренировкой 1.Before the training begins, trained crew members take their places in the flight engineer 32 seat, the ship’s commander’s chair 33 and the research astronaut’s (space tourist )’s chair 34 in the crew’s workplace 20, and the instructor behind the training control and monitoring console 1.
Ввод начальных условий и запуск тренировкиEntering initial conditions and starting a workout
Инструктор, выбирая предусмотренный планом подготовки «сценарий полета» и сооответсвующие начальные условия тренировки (исходные положения и ориентации космического корабля и космической станции, а также конфигурацию технических средств тренажера и состав имитируемых технических средств космического корабля), запускает тренировку. При этом, с помощью пульта контроля и управления тренировкой 1 начальные условия тренировки через модель командной радиолинии 2 поступают в модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9, где выполняется расчет разгонного и тормозного импульсов и включение необходимых для выполнения полета бортовых систем. Модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 имитирует соответствующее функционирование штатного бортового цифрового вычислительного комплекса, оборудования и систем космического корабля.The instructor, choosing the “flight scenario” provided for by the training plan and the corresponding initial training conditions (the starting positions and orientations of the spacecraft and the space station, as well as the configuration of the simulator hardware and the composition of the simulated spacecraft hardware), starts the training. At the same time, with the help of the control and training control panel 1, the initial training conditions through the command radio line model 2 enter the model of the on-board digital computer complex 9, where the acceleration and brake pulses are calculated and the on-board systems necessary for the flight are turned on. The model of the on-board digital computer complex 9 imitates the corresponding functioning of the standard on-board digital computer complex, equipment and systems of the spacecraft.
Обучаемые космонавты, находясь в рабочем месте экипажа 20, включают с помощью ОУ пульта космонавтов 22 через устройства сопряжения с объектом 16 модель системы управления бортовым комплексом 10, которая имитирует соответствующее управление бортовыми системами и оборудованием космического корабля.The trained cosmonauts, being in the workplace of the crew 20, include, using the op-amp of the astronaut's remote control 22, through the device for interfacing with the object 16, a model of the onboard complex control system 10, which simulates the corresponding control of the onboard systems and equipment of the spacecraft.
Получив из пульта контроля и управления тренировкой 1 значения начальных условий тренировки, модели движения космического корабля 7 и космической станции 3, определяют параметры движения космического корабля и космической станции в начальный момент (далее и в процессе тренировки).Having obtained from the control and training control panel 1 the values of the initial training conditions, the motion model of the spacecraft 7 and the space station 3, the motion parameters of the spacecraft and the space station at the initial moment (hereinafter and during the training) are determined.
Результаты работы модели движения космического корабля 7 поступают в модель датчиков 4, которая вычисляет значения проекций абсолютной угловой скорости космического корабля на связанные оси координат, и в модель измерителя линейного ускорения 5, которая вычисляет значения проекций ускорения центра масс космического корабля на связанные оси координат. Вычисленные моделью датчиков 4 и моделью измерителя линейного ускорения 5 значения параметров угловых скоростей и ускорений космического корабля поступают в модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 и далее через первый 14 и второй 15 блоки формирования форматов на экранные индикаторы пульта космонавтов 22. Результаты работы модели системы управления бортовым комплексом 10 через устройства сопряжения с объектом 16 также поступают на СОИ пульта космонавтов 22. Причем, в зависимости от поступивших из пульта контроля и управления тренировкой 1 значений начальных условий тренировки, модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 выполняет имитацию в автоматическом режиме функционирования оборудования и систем космического корабля при старте и при выведении космического корабля на орбиту ожидания.The results of the motion model of the spacecraft 7 go to the sensor model 4, which calculates the projections of the absolute angular velocity of the spacecraft on the connected coordinate axes, and to the model of the linear acceleration meter 5, which calculates the projections of the acceleration projections of the center of mass of the spacecraft on the connected coordinate axes. The values of the parameters of the angular velocities and accelerations of the spacecraft, calculated by the sensor model 4 and the model of the linear acceleration meter 5, go to the on-board digital computer complex model 9 and then through the first 14 and second 15 format formation blocks to the on-screen indicators of the astronaut’s console 22. The results of the onboard control system model complex 10 through the device for interfacing with the object 16 also go to the SDI of the astronaut’s panel 22. Moreover, depending on the received from the control and monitoring panel by training 1 of the values of the initial training conditions, the model of the on-board digital computer complex 9 imitates automatically the functioning of the equipment and systems of the spacecraft at launch and when the spacecraft is put into orbit.
Параметры движения космического корабля и космической станции поступают в модель системы взаимных измерений 6 для вычисления параметров их относительного движения на всех этапах сближения, а из модели системы взаимных измерений 6 через модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 и далее через первый 14 и второй 15 блоки формирования форматов на экранные индикаторы пульта космонавтов 22.The motion parameters of the spacecraft and the space station enter the model of the mutual measurement system 6 to calculate the parameters of their relative motion at all stages of convergence, and from the model of the system of mutual measurements 6 through the model of the on-board digital computer complex 9 and then through the first 14 and second 15 format formation blocks on the screen indicators of the astronaut remote control 22.
Получая из пульта контроля и управления тренировкой 1 в начале и процессе тренировки параметры положения космического корабля относительно закабинного пространства: первый 11 и третий 19 формирователи визуальной обстановки производят компьютерный синтез изображения соответственно для первого 30 и второго 36 выходного устройства визуализации, которые подаются соответственно через первое 30 и второе 36 выходные устройства визуализации в первый 31 и второй 35 визуальный иллюминаторы, а второй формирователь визуальной обстановки 12 производит компьютерный синтез изображения, которое поступает на визир специальный космонавта 27. Получая из пульта контроля и управления тренировкой 1 в начале и процессе тренировки параметры состояния оборудования и бортовых систем, формирователь акустической обстановки 18 производит компьютерный синтез (или компьютерное воспроизведение из базы аудиофайлов) акустических шумов и звуковых эффектов, сопровождающих работу бортовых систем и оборудования космического корабля, комбинированной двигательной установки и т.д. для акустической системы 29.Obtaining from the control and monitoring board of training 1 at the beginning and in the training process, the parameters of the spacecraft's position relative to the pit space: the first 11 and third 19 imaging units produce computer-based image synthesis for the first 30 and second 36 output imaging devices, which are supplied respectively through the first 30 and second 36 output visualization devices in the first 31 and second 35 visual portholes, and the second imaging unit 12 produces computer-aided image synthesis, which is received by a special astronaut’s visor 27. Obtaining the state parameters of equipment and on-board systems from the monitoring and control training session 1 at the beginning and during the training process, the acoustic conditioner 18 performs computer synthesis (or computer reproduction from the audio file database) of acoustic noise and sound effects accompanying the operation of onboard systems and equipment of the spacecraft, combined propulsion system, etc. for speaker system 29.
Инструктор, находясь за пультом контроля и управления тренировкой 1, имеет возможность осуществлять с помощью телекамеры наблюдения 21 (установленной в рабочем месте экипажа 20) дистанционное наблюдение за действиями экипажа, кроме этого, с помощью средств имитации связи «Борт-Земля» 23 (также установленных в рабочем месте экипажа 20) вести речевой обмен с обучаемыми космонавтами.The instructor, being at the control and training control panel 1, is able to carry out remote monitoring of the crew’s actions using the surveillance camera 21 (installed in the crew’s workplace 20), in addition, using the Bort-Zemlya communications simulation equipment 23 (also installed in the crew workplace 20) conduct a speech exchange with trained cosmonauts.
Обучаемые космонавты, находясь на рабочем месте экипажа 20, имеют возможность управлять бортовыми системами и оборудованием космического корабля, воздействуя на ОУ пульта космонавтов 22 и контролировать все изменения в состоянии систем и оборудования космического корабля, а также состояние космического корабля в целом:The trained cosmonauts, being at the workplace of the crew 20, have the ability to control the onboard systems and equipment of the spacecraft, acting on the op-amps of the astronaut's console 22 and to monitor all changes in the state of systems and equipment of the spacecraft, as well as the condition of the spacecraft as a whole:
- с помощью СОИ пульта космонавтов 22;- using the SOI of the astronauts panel 22;
- наблюдая за внешней визуальной обстановкой в закабинном пространстве космического корабля в первом 31 и втором 35 визуальных иллюминаторах и в визире специальном космонавта 27;- observing the external visual situation in the cockpit space of the spacecraft in the first 31 and second 35 visual windows and in the sight of a special astronaut 27;
- прослушивая акустические шумы и звуковые эффекты, сопровождающие работу бортовых систем и оборудования космического корабля, комбинированной двигательной установки и т.д. из акустической системы 29.- listening to acoustic noises and sound effects accompanying the operation of onboard systems and equipment of the spacecraft, combined propulsion system, etc. from the speaker system 29.
Управляющие воздействия от ОУ пульта космонавтов 22, формируемые обучаемыми космонавтами, через устройства сопряжения с объектом 16 поступают в модель системы управления бортовым комплексом 10. В модели системы управления бортовым комплексом 10 выполняется соответствующая обработка этих управляющих воздействий, которые затем поступают в модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9, а также в пульт контроля и управления тренировкой 1 (замыкая управляющий контур между инструктором за пультом контроля и управления тренировкой 1 и обучаемыми космонавтами в рабочем месте экипажа 20).The control actions from the op-amp of the astronaut’s remote control 22, formed by trained cosmonauts, through the interface with the object 16 enter the model of the control system of the airborne complex 10. In the model of the control system of the airborne complex 10, the corresponding processing of these control actions is performed, which then enter the model of the onboard digital computer complex 9, as well as in the control panel for training 1 (closing the control circuit between the instructor behind the control panel for training 1 and trained astronauts in the crew workplace 20).
Тренировка на дальнем орбитальном участкеFar Orb Training
После выведении космического корабля на орбиту искусственного спутника Земли (для космического корабля, так называемую, орбиту ожидания) для отработки в определенные моменты времени рассчитанных ранее разгонного и тормозного импульсов по командам модели бортового цифрового вычислительного комплекса 9 с помощью модели датчиков 4 и модели построителя местной вертикали 13 имитируется совмещение связанной и орбитальной систем координат космического корабля.After putting the spacecraft into orbit of an artificial Earth satellite (for the spacecraft, the so-called waiting orbit) for working out at certain time points previously calculated acceleration and braking pulses according to the commands of the on-board digital computer complex model 9 using the sensors model 4 and the local vertical builder model 13 simulates the combination of the bound and orbital coordinate systems of a spacecraft.
Модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 через модель системы управления бортовым комплексом 10 передает в модель исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8 команды на отработку разгонного и тормозного импульсов. Модель исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8 формирует для модели движения космического корабля 7 соответствующие параметры, которые после отработки в модели движения космического корабля 7 поступают в пульт контроля и управления тренировкой 1 (для замыкания обратной связи по управлению).The model of the on-board digital computer complex 9, through the model of the on-board complex control system 10, sends commands to the executive bodies of the combined propulsion system 8 to work out the acceleration and brake pulses. The model of the executive bodies of the combined propulsion system 8 forms the corresponding parameters for the motion model of the spacecraft 7, which, after being worked out in the motion model of the spacecraft 7, go to the control and management panel of training 1 (to close the control feedback).
Отработка разгонного импульса, переводит космический корабль на орбиту перехода к космической станции. После отработки тормозного импульса космический корабль переходит на орбиту космической станции. После этого, модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 автоматически обеспечивает выход на ближний участок сближения.Testing the boost pulse, transfers the spacecraft to the orbit of the transition to the space station. After practicing the braking impulse, the spacecraft enters the orbit of the space station. After that, the model of the on-board digital computer complex 9 automatically provides access to the near section of the approach.
Тренировка на ближнем орбитальном участкеNear Orbital Training
На ближнем орбитальном участке модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 обеспечивает выполнение следующих операций: зависание космического корабля, облет, повторное зависание, причаливание, стыковка. Зависание космического корабля завершается построением плоскости облета космической станции. После этого космический корабль совершает облет космической станции, заканчивающийся выходом космического корабля на ось выбранного стыковочного узла космической станции, с последующим зависанием. Это зависание завершается согласованием связанной системы координат космического корабля и системы координат стыковочного узла космической станции с последующим выполнением причаливания и стыковки космического корабля с космической станцией. Далее, при проведении тренировки, в соответствии с выбранным инструктором «сценарием полета» модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 в автоматическом режиме может обеспечить также отделение космического корабля от космической станции, облет и перестыковку космического корабля к другому стыковочному узлу космической станции. Кроме этого, модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9 в автоматическом режиме может обеспечить отделение космического корабля от космической станции, последующий спуск и приземление космического корабля.In the near orbital segment, the model of the onboard digital computer complex 9 provides the following operations: hovering of a spacecraft, flyby, re-hovering, mooring, docking. The hovering of the spacecraft ends with the construction of a plane around the space station. After that, the spacecraft flies around the space station, ending with the spacecraft entering the axis of the selected docking station of the space station, with subsequent hovering. This hovering ends with the coordination of the associated coordinate system of the spacecraft and the coordinate system of the docking station of the space station, followed by the mooring and docking of the spacecraft with the space station. Further, during the training, in accordance with the “flight scenario” chosen by the instructor, the model of the on-board digital computer complex 9 in automatic mode can also ensure separation of the spacecraft from the space station, circling and reconnecting the spacecraft to another docking station of the space station. In addition, the model of the on-board digital computer complex 9 in automatic mode can ensure the separation of the spacecraft from the space station, the subsequent descent and landing of the spacecraft.
Помимо автоматического режима в тренажере на ближнем участке орбитального полета предусмотрена возможность ручного управления космическим кораблем с помощью ручки управления движением 26 и ручки управления ориентацией 28 (установленных в рабочем месте экипажа 20). Воздействуя на эти ручки член экипажа, находящийся в кресле командира корабля 33, имеет возможность в процессе пилотирования задания линейных и угловых перемещений космического корабля осуществлять зависание, облет, причаливание и стыковку космического корабля с космической станцией. При этом, управляющие сигналы от ручки управления движением 26 и ручки управления ориентацией 28 через пульт космонавтов 22 поступают в устройства сопряжения с объектом 16 и далее в модель блока управления перемещением объекта 17. Модель блока управления перемещением объекта 17, обрабатывая управляющие сигналы от ручки управления движением 26 и ручки управления ориентацией 28 и параметры, поступающие от модели датчиков 4, через модель исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8 формирует для модели движения космического корабля 7 соответствующие параметры, изменяющие положение в пространстве космического корабля. Таким образом, при выполнении операций по причаливанию и стыковки в ручном режиме член экипажа, находящийся в кресле командира корабля 33, манипулируя ручкой управления движением 26 и ручкой управления ориентацией 28, с помощью визира специального космонавта 27 осуществляет совмещение связанной системы координат космического корабля с системой координат стыковочного узла космической станции.In addition to the automatic mode, in the simulator in the near section of the orbital flight, it is possible to manually control the spacecraft using the motion control knob 26 and the orientation control knob 28 (installed in the crew workstation 20). Acting on these handles, the crew member located in the seat of the ship’s commander 33 has the ability to hover, fly around, moor and dock the spacecraft with the space station while piloting the task of linear and angular movements of the spacecraft. In this case, the control signals from the motion control knob 26 and the orientation control knob 28 through the astronaut’s remote control 22 enter the interface with the object 16 and then into the model of the object’s motion control unit 17. The model of the object’s motion control unit 17, processing the control signals from the motion control knob 26 and orientation control knobs 28 and the parameters coming from the model of sensors 4, through the model of executive bodies of the combined propulsion system 8, forms for the model of motion of the spacecraft Rabla 7 corresponding parameters that change the position in space of the spacecraft. Thus, when performing mooring and docking operations in manual mode, a crew member located in the seat of the commander of the ship 33, manipulating the motion control knob 26 and the orientation control knob 28, uses the sight of a special cosmonaut 27 to combine the associated coordinate system of the spacecraft with the coordinate system Docking Station Space Station.
Для создания нормальных условий жизнедеятельности при проведении тренировки член экипажа, находящийся в кресле борт-инженера 32, с помощью блока ручного управления оборудованием освещения и вентиляции макета кабины спускаемого аппарата космического корабля 24 осуществляет включение (выключение) и выбор режимов работы оборудования освещения и вентиляции во внутреннем объеме рабочего места экипажа 20.To create normal living conditions during the training, a crew member located in the board of the flight engineer 32, using the manual control unit for lighting and ventilation equipment of the cockpit of the descent module of the spacecraft 24, turns on (off) and selects the operating modes of the lighting and ventilation equipment in the internal crew workplace volume 20.
Ввод отказовFailure Entry
В процессе тренировки с пульта контроля и управления тренировкой 1 для инструктора предусмотрена возможность ввода следующих основных отказов:In the process of training from the remote control and management training 1 for the instructor provides the ability to enter the following main failures:
- отказ любого из компонентов бортовых систем и бортового оборудования, представленных в тренажере соответствующей моделью (модель командной радиолинии 2, модель движения космической станции 3, модель датчиков 4, модель измерителя линейного ускорения 5, модель системы взаимных измерений 6, модель движения транспортного космического корабля 7, модель исполнительных органов комбинированной двигательной установки 8, модель бортового цифрового вычислительного комплекса 9, модель системы управления бортовым комплексом 10, модель построителя местной вертикали 13 и модель блока управления перемещением объекта 17) на выбор или в требуемой комбинации;- failure of any of the components of the on-board systems and on-board equipment presented in the simulator by the corresponding model (command radio link model 2, space station motion model 3, sensors model 4, linear acceleration meter model 5, mutual measurement system model 6, transport spacecraft motion model 7 , model of executive bodies of the combined propulsion system 8, model of the onboard digital computer complex 9, model of the control system for the onboard complex 10, model of the builder m natural vertical 13 and the model of the control unit for moving the object 17) to choose from or in the desired combination;
- отказ отдельных СОИ (экранные индикаторы, сигнальные табло, транспаранты и т.д.) пульта космонавтов 22 на выбор или в требуемой комбинации;- failure of individual SOI (on-screen indicators, signal boards, banners, etc.) of the astronaut’s remote control 22 to choose from or in the required combination;
- отказ отдельных ОУ (клавиши, тумблеры и т.д.) пульта космонавтов 22 на выбор или в требуемой комбинации;- failure of individual op-amps (keys, toggle switches, etc.) of the astronaut’s remote control 22 to choose from or in the required combination;
- отказ ручки управления движением 26 и ручки управления ориентацией 28.- failure of the motion control knob 26 and the orientation control knob 28.
В зависимости от выполняемого «сценария полета» инструктор производит «блокирование» работы требуемой модели или для имитации отказов ОУ и СОИ - «блокирование» необходимых каналов ввода-вывода информации в устройствах сопряжения с объектом 16.Depending on the performed “flight scenario”, the instructor “blocks” the work of the required model or to simulate the failures of the OS and SDI - “blocks” the necessary information input / output channels in the interface devices 16.
Останов и завершение тренировкиStop and end a workout
Инструктор, выполнив требуемый «сценарий полета», производит останов и выдает команду на завершение тренировки.The instructor, having completed the required “flight scenario,” makes a stop and issues a command to complete the training.
К техническим результатам, полученным в результате расширения функциональных возможностей тренажера, относятся следующие:The technical results obtained as a result of expanding the functionality of the simulator include the following:
- обеспечение возможности приобретения обучаемыми устойчивых сенсорно-моторных навыков по управлению пилотируемым космическим кораблем на орбитальном участке полета, на ближнем этапе которого, в случае отказа автоматики, управление полетом должно выполняться исключительно в ручном режиме, то есть космонавтам необходимо полностью взять управление космическим кораблем «на себя» при операциях по сближению, причаливанию и стыковке с космической станцией;- providing the trainees with the opportunity to acquire stable sensory-motor skills in controlling a manned spacecraft in the orbital portion of the flight, at the near stage of which, in the event of automation failure, flight control should be performed exclusively in manual mode, that is, astronauts need to fully take control of the spacecraft "on yourself ”during the operations of approaching, approaching and docking with the space station;
- создание замкнутого объема и воспроизведение интерьера с полной имитацией рабочих зон космонавтов в макете кабины спускаемого аппарата тренажера, необходимых для выполнения задач сближения, причаливания и стыковки, идентичных интерьеру и рабочим зонам в реальном космическом корабле;- creating an enclosed volume and reproducing the interior with a complete simulation of the working areas of the astronauts in the cockpit model of the simulator descent apparatus, which are necessary for the approximation, landing and docking tasks that are identical to the interior and working areas in a real spaceship;
- обеспечение возможности размещения всех обучаемых членов экипажа в макете кабины в штатных креслах космонавтов (в, так называемых, ложементах) или в макетах этих штатных кресел в штатных положениях относительно органов управления и средств отображения информации спускаемого аппарата космического корабля (то есть абсолютно идентично расположению в реальном космическом корабле);- providing the possibility of placing all trained crew members in the mock-up of the cabin in regular astronaut seats (in the so-called lodges) or in the mock-ups of these regular seats in regular positions relative to the controls and means of displaying information of the spacecraft descent module (i.e., it is absolutely identical to the location in real spaceship);
- обеспечение возможности визуализации внешней обстановки в закабинном пространстве в иллюминаторах макета кабины спускаемого аппарата тренажера;- providing the ability to visualize the external environment in the outside space in the windows of the cockpit model of the simulator lander;
- обеспечение возможности имитации связи «Борт-Земля» в тренажере;- providing the ability to simulate the communication "Board-Earth" in the simulator;
- обеспечение возможности имитации акустической обстановки в макете кабины спускаемого аппарата тренажера;- providing the ability to simulate the acoustic environment in the layout of the cockpit of the simulator lander;
- обеспечение мобильности тренажера (оперативность сборки-разборки оборудования тренажера, в том числе и полномасштабного каркасно-модульного макета кабины спускаемого аппарата космического корабля тренажера);- providing simulator mobility (efficiency of assembly-disassembling of simulator equipment, including a full-scale frame-modular model of the cockpit of the simulator's spacecraft descent vehicle);
- применение тренажера в разнообразных областях, таких как профессиональная подготовка отечественных и международных экипажей транспортных пилотируемых космических кораблей «Союз-ТМА» на базе РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина, заключительное закрепление навыков экипажей по управлению космическим кораблем в ручном режиме непосредственно перед стартом на космодромах, а также комплексное решение образовательно-познавательных и воспитательно-развлекательных задач, связанных с космической тематикой для учащейся молодежи.- the use of the simulator in various fields, such as the training of domestic and international crews of transport manned spaceships "Soyuz-TMA" on the basis of RGNIITsPK them. Yu.A. Gagarina, the final consolidation of the skills of crews to control a spacecraft in manual mode immediately before launch at spaceports, as well as a comprehensive solution of educational, cognitive and educational-entertaining tasks related to space topics for students.
Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемый тренажер может быть изготовлен на базе известных комплектующих изделий и технологического оборудования.Industrial applicability of the invention is determined by the fact that the proposed simulator can be made on the basis of well-known components and technological equipment.
Предлагаемое техническое решение практически реализовано в специализированном тренажере «Дон-Союз-ТМА» в РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина (см. Специализированные тренажеры сближения и стыковки транспортного корабля, http://gctc.ru/facility/default.htm и фиг.2), а также в космическом тренажере-аттракционе транспортного пилотируемого космического корабля (ТПКК) «Союз-ТМА» в Донском филиале Центра тренажеростроения в г.Новочеркасске в составе молодежного образовательно-познавательного развлекательного Космоцентра «АСТРОН» им. космонавта Г.С.Шонина (см. Космический тренажер, http://www.asrdc.tpark.ru/June/TMA html и фиг.3).The proposed technical solution is practically implemented in a specialized simulator "Don-Soyuz-TMA" in RGNIITsPK them. Yu.A. Gagarina (see Specialized simulators of approach and docking of a transport ship, http://gctc.ru/facility/default.htm and Fig.2), as well as in the space simulator-attraction of a transport manned spacecraft (TPKK) " Soyuz-TMA ”in the Donskoy branch of the Center for simulator building in Novocherkassk as part of the youth educational and cognitive entertainment Cosmocenter“ ASTRON ”named after astronaut G.S.Shonin (see Space simulator, http://www.asrdc.tpark.ru/June/TMA html and figure 3).
Кроме этого, предлагаемое техническое решение предполагается реализовать в мобильном тренажере сближения, причаливания и стыковки транспортного корабля «Союз-ТМА», оперативно развертываемом перед запуском на космодроме «Байконур» для заключительной подготовки экипажа: выполнению наиболее ответственных операций по пилотированию космического корабля и в космических тренажерах-аттракционах ТПКК «Союз-ТМА», созданных Центром тренажеростроения и подготовки персонала, для Мемориального музея космонавтики, г.Москва и для Нижегородского планетария.In addition, the proposed technical solution is supposed to be implemented in the Soyuz-TMA transport vehicle’s approach, docking and docking simulator, which is quickly deployed before launch at the Baikonur cosmodrome for the final crew training: performing the most critical operations of piloting the spacecraft and in space simulators attractions of the Soyuz-TMA TPKK, created by the Center for Simulator Engineering and Personnel Training, for the Memorial Museum of Cosmonautics, Moscow and for Nizhny Novgorod about the planetarium.
Таким образом, предлагаемый тренажер пилотируемого космического корабля является конверсионной разработкой двойного назначения, обладает весьма широкими функциональными возможностями и разнообразными областями применения, обеспечивая как профессиональное обучение экипажей космических кораблей в РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина, так и заключительную подготовку космонавтов к выполнению наиболее ответственных операций по пилотированию корабля (закрепление навыков управления космическим кораблем при сближении, причаливании и стыковке с МКС) непосредственно перед стартом на космодромах, а также комплексное решение образовательно-познавательных и воспитательно-развлекательных задач для учащейся молодежи (школьников, студентов, курсантов) в молодежных досуговых центрах.Thus, the proposed simulator of a manned spacecraft is a dual-purpose conversion development, has very broad functional capabilities and diverse fields of application, providing both professional training for spacecraft crews at RGNIIITsPK them. Yu.A. Gagarina, as well as the final preparation of the astronauts for the most critical operations in piloting the spacecraft (reinforcing the skills of controlling a spacecraft during the approach, landing and docking with the ISS) immediately before the launch at the cosmodromes, as well as a comprehensive solution of educational, cognitive and educational entertaining tasks for studying youth (schoolchildren, students, cadets) in youth leisure centers.
На основании вышеизложенного и по результатам проведенного патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемый тренажер пилотируемого космического корабля отвечает критериям «Новизна», «Изобретательский уровень» и может быть защищен патентом на изобретение.Based on the foregoing and the results of the patent information search, we believe that the proposed simulator of a manned spacecraft meets the criteria of "Novelty", "Inventive step" and can be protected by a patent for an invention.
Claims (2)
к первому входу пульта контроля и управления тренировкой подключена телекамера наблюдения, ко второму входу - второй выход модели командной радиолинии, к третьему входу - пятый выход модели движения космического корабля, к четвертому входу - третий выход модели системы управления бортовым комплексом, а первый вход-выход пульта контроля и управления тренировкой подключен к пятому входу-выходу модели бортового цифрового вычислительного комплекса, второй вход-выход - к входу-выходу модели движения космической станции, третий вход-выход - к входу-выходу средств имитации связи «Борт-Земля»; выход модели движения космической станции подключен к первому входу модели системы взаимных измерений; первый выход модели бортового цифрового вычислительного комплекса подключен к первому входу модели командной радиолинии, третий выход - через второй блок формирования форматов ко второму входу пульта космонавтов, а первый вход-выход модели бортового цифрового вычислительного комплекса подключен к входу-выходу модели датчиков, второй вход-выход - к входу-выходу модели измерителя линейного ускорения, третий вход-выход - к входу-выходу модели системы взаимных измерений, четвертый вход-выход - к первому входу-выходу модели системы управления бортовым комплексом, шестой вход-выход - к входу-выходу модели построителя местной вертикали; первый выход модели движения космического корабля подключен ко второму входу модели системы взаимных измерений, четвертый выход - к входу модели построителя местной вертикали; первый выход модели системы управления бортовым комплексом подключен к третьему входу модели движения космического корабля, первый вход модели системы управления бортовым комплексом подключен ко второму выходу модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки, а второй вход-выход модели системы управления бортовым комплексом подключен к первому входу-выходу устройств сопряжения с объектом, третий вход-выход - к входу-выходу модели блока управления перемещением объекта; вход-выход пульта космонавтов подключен ко второму входу-выходу устройств сопряжения с объектом, выход которых подключен к первому входу модели блока управления перемещением объекта; выход модели датчиков подключен ко второму входу блока управления перемещением объекта, выход которого подключен к первому входу модели исполнительных органов комбинированной двигательной установки; причем к третьему входу пульта космонавтов подключена ручка управления движением, а к четвертому входу - ручка управления ориентацией.1. The simulator of a manned spacecraft, consisting of a control and training control panel, a command radio line model, a model of sensors, a linear acceleration meter model, a model of a spacecraft’s motion, an executive body model of a combined propulsion system, an onboard digital computer complex model, an onboard complex control system model , the first unit for the formation of formats and the astronaut’s console; the second output of the on-board digital computer complex model, the input of which is connected to the first output of the command radio line model, is connected to the first input of the astronaut’s console through the first block of formation of formats; the third output of the training control and management panel is connected to the second input of the command radio line model, the fourth output is to the first input of the spacecraft’s motion model, and the fifth output is connected to the second input of the airborne control system model, the second output of which is connected to the second input of the combined executive model propulsion system; the first output of the model of the executive bodies of the combined propulsion system is connected to the second input of the spacecraft’s motion model, the second output of which is connected to the input of the linear acceleration meter model, and the third output is connected to the input of the sensor model, characterized in that the space station’s motion model is introduced into it, model mutual measurement systems, the first, second and third shapers of the visual environment, the model of the builder of the local vertical, the second block of the formation of formats, devices for interfacing with the volume volume, model of the object’s movement control unit, acoustic conditioner, first and second output visualization devices, crew workplace, which is a model of the cockpit of the manned spacecraft descent vehicle and includes a surveillance camera, communication simulators “Board-Earth”, a motion control knob, special astronaut’s sight, orientation control knob, speaker system, first and second visual portholes, flight engineer’s chair, ship’s commander’s chair and monavta explorer (space tourist); the first output of the control and training panel through the first imaging unit is connected to the first output visualization device, the second output through the second imaging unit is connected to the special astronaut’s visor, the sixth output through the acoustic conditioner is connected to the speaker system, the seventh output is through the third imaging unit connected to a second output visualization device, the first and second output visualization device op they are connected respectively with the first and second visual windows;
a surveillance camera is connected to the first input of the training control and management panel, the second output of the command radio line model is connected to the second input, the fifth output of the spacecraft’s motion model is connected to the third input, the third output of the airborne control system model is connected to the fourth input, and the first input is the output the control and training control panel is connected to the fifth input-output of the on-board digital computer complex model, the second input-output is to the input-output of the space station's motion model, the third input-output is to go-output connection tools simulation "Downlink"; the output of the motion model of the space station is connected to the first input of the model of the mutual measurement system; the first output of the on-board digital computer complex model is connected to the first input of the command radio line model, the third output is through the second formatting unit to the second input of the astronaut’s panel, and the first input-output of the on-board digital computer complex model is connected to the input / output of the sensor model, the second input is output - to the input-output of the linear acceleration meter model, the third input-output - to the input-output of the model of the mutual measurement system, the fourth input-output - to the first input-output of the system model I'm onboard complex, the sixth input-output - to an input-output model builder to the local vertical; the first output of the spacecraft’s motion model is connected to the second input of the model of the mutual measurement system, the fourth output is connected to the input of the model of the local vertical builder; the first output of the onboard complex control system model is connected to the third input of the spacecraft's motion model, the first input of the onboard complex control system model is connected to the second output of the executive bodies model of the combined propulsion system, and the second input-output of the onboard complex control system model is connected to the first input-output devices for interfacing with the object, the third input-output - to the input-output of the model of the unit for controlling the movement of the object; the input-output of the astronaut’s console is connected to the second input-output of the devices for interfacing with the object, the output of which is connected to the first input of the model of the unit for controlling the movement of the object; the output of the sensor model is connected to the second input of the unit for controlling the movement of the object, the output of which is connected to the first input of the model of the executive bodies of the combined propulsion system; moreover, a motion control knob is connected to the third input of the astronaut’s console, and an orientation control knob is connected to the fourth input.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008104438/28A RU2367027C1 (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Manned spacecraft simulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008104438/28A RU2367027C1 (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Manned spacecraft simulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2367027C1 true RU2367027C1 (en) | 2009-09-10 |
Family
ID=41166733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008104438/28A RU2367027C1 (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Manned spacecraft simulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2367027C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2505864C2 (en) * | 2012-05-03 | 2014-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Space centre |
RU2506647C1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Simulator complex for orbital module of russian segment of international space station |
CN105955285A (en) * | 2016-06-07 | 2016-09-21 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | Simulation target satellite for on-orbit service technology verification |
RU2653448C1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-05-08 | Александр Юрьевич Беленький | Simulator of space flight of a space vehicle |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5435725A (en) * | 1991-10-18 | 1995-07-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | System for simulating a flying vehicle |
WO2004109623A1 (en) * | 2003-06-06 | 2004-12-16 | Canadian Space Agency | System and method for autonomous training |
RU61053U1 (en) * | 2006-11-08 | 2007-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт авиационного оборудования | TRAINING DEVICE |
-
2008
- 2008-02-05 RU RU2008104438/28A patent/RU2367027C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5435725A (en) * | 1991-10-18 | 1995-07-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | System for simulating a flying vehicle |
WO2004109623A1 (en) * | 2003-06-06 | 2004-12-16 | Canadian Space Agency | System and method for autonomous training |
RU61053U1 (en) * | 2006-11-08 | 2007-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт авиационного оборудования | TRAINING DEVICE |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2505864C2 (en) * | 2012-05-03 | 2014-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Space centre |
RU2506647C1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр тренажеростроения и подготовки персонала" | Simulator complex for orbital module of russian segment of international space station |
CN105955285A (en) * | 2016-06-07 | 2016-09-21 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | Simulation target satellite for on-orbit service technology verification |
RU2653448C1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-05-08 | Александр Юрьевич Беленький | Simulator of space flight of a space vehicle |
WO2018217121A1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | Александр Юрьевич БЕЛЕНЬКИЙ | Spacecraft flight simulator |
CN110520918A (en) * | 2017-05-22 | 2019-11-29 | 亚历山大·尤利耶维奇·贝兰基 | Spacecraft flight simulator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Allerton | Principles of flight simulation | |
Stone et al. | Evolution of aerospace simulation: From immersive Virtual Reality to serious games | |
CN110471313A (en) | A kind of flight simulation subsystem of simulated flight device | |
RU2367027C1 (en) | Manned spacecraft simulator | |
Boril et al. | Aviation simulation training in the Czech air force | |
Andreev et al. | Information models for designing conceptual broad-profile flight simulators | |
Balcerzak et al. | Flight Simulation in Civil Aviation: advantages and disadvantages. | |
KR101831364B1 (en) | Flight training apparatus using flight simulators linked to exercise data | |
RU89744U1 (en) | SIMULATOR OF PREVIOUSLY HEAVY TRANSPORT AIRPLANE An-124-100 | |
Jones | An objective method to determine the fidelity of rotorcraft motion platforms | |
Lei et al. | PC based high quality and low cost flight simulator | |
RU48661U1 (en) | INTEGRATED AIRCRAFT SIMULATOR | |
RU2280287C1 (en) | Complex aircraft trainer | |
Wang et al. | Simulation infrastructure for aeronautical informatics education | |
White et al. | The use of flight simulation for research and teaching in academia | |
Moody | The history and future of flight control simulation | |
US20250174149A1 (en) | Electronic coupling of controls | |
White et al. | The use of modelling and simulation to give students a HEADSTART into aerospace engineering | |
RU32623U1 (en) | Flight simulator | |
Cotting et al. | Simulator-based flight test engineering as a capstone to the dynamics and control curriculum | |
Wang et al. | Design and development of research aviation training device | |
UA16927U (en) | Training system for helicopter crews | |
RU21971U1 (en) | FLIGHT SIMULATOR | |
Swaine | Development of a cost-effective high-fidelity type-specific flight simulator with emphasis on flight modelling | |
Pralio et al. | Design of a flight simulation software tool for educational applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170206 |