Виртуальные технологии в подготовке парашютиста
ART 970576
М.
А. ГоринаБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Горина
М.
А.,
Козырев
Д.
Л.,
Горин
А.
В. Виртуальные технологии в подготовке парашютиста // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2017. – Т. 39. – С.
1246–1250. – URL:
http://e-koncept.ru/2017/970576.htm.
Аннотация. Статья посвящена исследованиям применения виртуальной реальности при подготовке парашютистов. Авторы предлагают использовать тренажер, имитирующий прыжок с парашютом в период управления куполом и последующего приземления в заданную площадку.
Ключевые слова:
управление, безопасность, виртуальные технологии, прыжок с парашютом, купол, тренажер, парашютист, приземление
Похожие статьи
Текст статьи
Горина Мария Андреевна,студент ФГБОУ ВО «Орловскийгосударственный университетимениИ.С. Тургенева», г.Орелgorin57@mail.ru
Козырев Дмитрий Леонидович,инженер кафедры «Техническая механика и инженерная графика» ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева», г.Орелkozyrev.dd@yandex.ru
Горин Андрей Владимирович,кандидат технических наук, доцент кафедры «Техническая механика и инженерная графика»ФГБОУ ВО «Орловский государственный университетимени И.С.Тургенева», г.Орелgorin57@mail.ru
Виртуальные технологии в подготовке парашютиста
Аннотация.Статья посвящена исследованиям применениявиртуальной реальности при подготовке парашютистов. Авторы предлагают использовать тренажер имитирующий прыжок с парашютом в период управления куполом и последующего приземления в заданную площадку.Ключевые слова:виртуальные технологии, тренажер, парашютист, прыжок с парашютом, безопасность, купол, управление, приземление.
Анализ предпосылок и происшествий при выполнении прыжков с парашютом в России и за рубежом [1,2,3] показывает, что 8085% несчастных случаев происходят при встрече парашютиста с земной поверхностью. Указанные происшествия происходят вследствие неправильного расчета захода или совершения парашютистом ошибок при пилотировании купола и приземлении [4,5]. Эти причины могут привести к негативным, а иногда к фатальным последствиям для здоровья парашютиста.Дляобеспечения безопасного выполнения прыжков необходима как теоретическая, так и практическая парашютная подготовка [7,8].Подготовка на парашютном тренажере является чрезвычайно актуальной,так как позволяет свести к минимуму возможность ошибочных действийпарашютиста при пилотировании купола парашюта и приземлении.Повышение безопасности выполнения прыжков с парашютом путем применения парашютного тренажера, имитирующего работу парашютиста под открытым куполом в период наземной подготовкиявляется основной целью применения парашютного тренажера.Исследования проводятся на базе Центра парашютной подготовки и спорта аэродром «Большое Грызлово» с июня 2014года по сегодняшний период.В исследовании принимали участие парашютисты различного возраста, прыжкового опыта и разных категорий:студенты программы прогрессивного обучения свободному падению (AFF) 283 человека;парашютисты категории А (от 25 до 50 прыжков) 347 человек;парашютисты категории В (более 50 прыжков) 232 человека;парашютисты категории С (более 200 прыжков) 129 человек;парашютисты категории D(более) 211 человек;инструкторский состав (более) 41 человек.Необходимо отметить, что в исследовании были задействованы разные возрастные категории парашютистов от 15 до 60 лет.При проведении исследований использовались следующие методы: педагогическое наблюдение, тестирование на парашютном тренажере, теоретический анализ и синтез полученных сведений.Подготовка спортсменовпарашютистов на парашютном тренажере делает возможным уменьшить вероятность появления ошибочных действий при пилотировании купола и приземлении. Кроме того, бурный рост вычислительных и программных ресурсов ЭВМ позволил выполнить парашютный тренажер до такого уровня, что подготовка парашютистов стала гораздо эффективней. Такаяэффективность парашютного тренажера обусловлена его возможностями обеспечивать высокую интенсивность подготовки. Так, если в реальном прыжке парашютист вынужден уделять значительное время выполнению действий не связанных с пилотированием купола, например,укладка парашюта, запись во взлет, ожидание требуемого взлета, выход на линию стартового осмотра, подъем на высоту и т. п., то на тренажере специальное программное обеспечение позволяет мгновенно менять условия выполнения прыжка, останавливать выполнение задания для разбора и повтора и т.д.Схема парашютного тренажера представлена на рисунке 1.
В состав тренажера входят: подвесная система, оснащенная датчиками Д1, Д2,…Д7, очки виртуальной реальности, аналоговоцифровой преобразователь сигналов датчиков, электронновычислительный центр, система управления тренажером.
В Центре парашютной подготовки и спортааэродромвпервые на постсоветском пространстве реализован парашютный тренажер.
Рис. 1. Парашютный тренажер на основе виртуальной реальностиПарашютный тренажер предназначен для отработки обучающимся действий под открытым куполом парашюта в период первоначального обучения до допуска к выполнению парашютных прыжков:обучение стандартным процедурам при пилотировании купола в воздухе, построению захода иуправлению куполом на приземлении;ознакомление с районом выполнения прыжков;отработка особых ситуаций во время пилотировании купола при различных метеоусловиях;а также повышение мастерства спортсменов при отработке прыжков на точность приземления.В основу тренажера положены элементы виртуальной реальности, позволяющие наглядно визуализировать пилотирование основного парашюта от открытия до приземления.Конфигурация парашютного тренажера представляет собой программноаппаратный комплекс, направленный для взаимодействия парашютиста с элементами системы тренажера и обеспечивает инструкторский контроль над действиями парашютиста в реальном времени.Электронновычислительный центр инструктора функционирует на разработанном программном обеспечении позволяющем осуществлять взаимодействие с системой распознавания движения в режиме реального времени, а также трансляцию полета на LCDпанели. Программное обеспечение привязано к реальной местности (локализовано) и интегрирует виртуальные фотореалистичные карты местности в радиусе не менее 15 км, ключевые элементы инфраструктуры и визуальные ориентиры.Место локализации посадочная площадка «Большое Грызлово» в радиусе 15км от КТА, указанной в Аэронавигационном паспорте площадки.Программное обеспечение позволяет варьировать в широком диапазоне:высоту раскрытия от 300 до 1600м;направление ветра от 00до 3600и его скорость от 0 до 12м/с;загрузка парашюта от 0,6 до 1,3;загрузку купола от 0,6 до 1,2;место положения открытия парашюта; время суток; видимость.Система крепления парашютиста представляет собой штатную подвесную систему с прикрепленными к ней фрагментами системы управления парашютом: передние и задние концы, клеванты и стропы управления. Размер подвесной системы позволяет работать парашютисту ростом до 2м10см и весом до 140кг.Система распознавания движений парашютиста обеспечивает симуляцию соразмерные усилий на органы управления при данных метеоусловиях.При разработке парашютного тренажера применялись стандарты организации ARINC610В и ARINC436. Парашютный тренажер соответствует нормам годности, регламентированным международным стандартом ИКАО9625.По итогам наблюдений и тестирования спортсменов, прошедших подготовку на парашютном тренажере полученные результаты неоднозначны и разделились следующим образом.Наибольшие положительные результаты по расчету захода и приземлению наблюдались у студентов AFFи спортсменов категории А. Особенно, следует обратить внимание на то, что наиболее эффективным является случай, когда в начале студент с нулевым уровнем обучается на тренажере, а затем выполняет реальные прыжки с парашютом.Внимание спортсменов категорий В и С привлекла работа в сложных метеоусловиях (предельная скорость ветра, частичное отсутствие видимости, имитация прыжков в ночное время суток и т.п.), а также изменение сезонной карты местности для прыжков с парашютом.Парашютисты категории С и инструкторский состав, в виду достаточно большого прыжкового опыта, восприняло парашютный тренажер как игровой элемент, позволяющий имитировать особые ситуации и провести отработку действий в этих ситуациях.Все категории парашютистов отмечали тот или иной положительный опыт, приобретенный на парашютном тренажере.Несмотря на то, что необходимость тренажерной подготовки имеет в общем случае положительное значение, она может нести потенциальную опасность, связанную с возможностью привития ложных навыков. Ложные навыки могут возникать изза недостаточной адекватности компьютерной модели и невозможности воссоздать нагрузки, действующие на организм парашютиста во время выполняемых маневров при пилотировании купола и приземлении.
Выводы:1. Применение парашютного тренажера позволяет минимизировать возможность ошибочных действий спортсмена при снижении и приземлении.2. Методология обучения на парашютном тренажере должна различаться для спортсменов разных категорий и прыжкового опыта.3. Использование парашютного тренажера дает возможность поддерживать требуемую квалификацию парашютистов в период вынужденного длительного перерыва в прыжковой деятельности, обусловленной межсезоньем, полученными травмами и т.п.4. Парашютный тренажер позволяет моделировать снижение в сложных метеоусловиях (предельный ветер, малая видимость и т.п.). Это делает его весьма полезным при подготовке парашютистовспасателей и военных парашютистов.
Ссылки на источники1.Анализ парашютных происшествий за 19982005г.ДОСААФ России http://skysport.ru/analizparashyutnyxproisshestvijza19982005.2.Анализ парашютных происшествий за 2006г.ДОСААФ Россииhttp://kbrsky.com/incidents/analiz_parashyutnyh_proisshestvij_za_20062012.3.Анализ парашютных происшествий за 2014г.ДОСААФ Россииhttp://kbrsky.com/incidents/analiz_parashyutnyh_proisshestvij_za_20142016.4.Смирнов, В.А. Справочник инструкторапарашютиста/ В.А.Смирнов. М.: Издательство ДОСААФ СССР, 1989. 220с.5.Серебренников, Г.Г. Парашютный спорт: учебное пособие/ Г.Г.Серебреников. М: Патриот, 1990. 226 с.6.Горин,А.В. Основы работы парашютиста под куполом: монография / А.В.Горин, В.Е.Ткаченко. Орел: ООО ПФ «Картуш», 2014. 94 с.7.Горин,А.В. Начальная подготовка парашютиста: монография/ А.В.Горин, М.А.Горина. Орел: Госуниверситет УНПК, 2015.8Горин А.В. Теоретические основы прыжка с планирующей оболочкой: монография/ А.В.Горин, М.А. Горина, Д.Л. Козырев Орел: ОГУ имени И.С. Тургенева, 2016.52 с.
Козырев Дмитрий Леонидович,инженер кафедры «Техническая механика и инженерная графика» ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева», г.Орелkozyrev.dd@yandex.ru
Горин Андрей Владимирович,кандидат технических наук, доцент кафедры «Техническая механика и инженерная графика»ФГБОУ ВО «Орловский государственный университетимени И.С.Тургенева», г.Орелgorin57@mail.ru
Виртуальные технологии в подготовке парашютиста
Аннотация.Статья посвящена исследованиям применениявиртуальной реальности при подготовке парашютистов. Авторы предлагают использовать тренажер имитирующий прыжок с парашютом в период управления куполом и последующего приземления в заданную площадку.Ключевые слова:виртуальные технологии, тренажер, парашютист, прыжок с парашютом, безопасность, купол, управление, приземление.
Анализ предпосылок и происшествий при выполнении прыжков с парашютом в России и за рубежом [1,2,3] показывает, что 8085% несчастных случаев происходят при встрече парашютиста с земной поверхностью. Указанные происшествия происходят вследствие неправильного расчета захода или совершения парашютистом ошибок при пилотировании купола и приземлении [4,5]. Эти причины могут привести к негативным, а иногда к фатальным последствиям для здоровья парашютиста.Дляобеспечения безопасного выполнения прыжков необходима как теоретическая, так и практическая парашютная подготовка [7,8].Подготовка на парашютном тренажере является чрезвычайно актуальной,так как позволяет свести к минимуму возможность ошибочных действийпарашютиста при пилотировании купола парашюта и приземлении.Повышение безопасности выполнения прыжков с парашютом путем применения парашютного тренажера, имитирующего работу парашютиста под открытым куполом в период наземной подготовкиявляется основной целью применения парашютного тренажера.Исследования проводятся на базе Центра парашютной подготовки и спорта аэродром «Большое Грызлово» с июня 2014года по сегодняшний период.В исследовании принимали участие парашютисты различного возраста, прыжкового опыта и разных категорий:студенты программы прогрессивного обучения свободному падению (AFF) 283 человека;парашютисты категории А (от 25 до 50 прыжков) 347 человек;парашютисты категории В (более 50 прыжков) 232 человека;парашютисты категории С (более 200 прыжков) 129 человек;парашютисты категории D(более) 211 человек;инструкторский состав (более) 41 человек.Необходимо отметить, что в исследовании были задействованы разные возрастные категории парашютистов от 15 до 60 лет.При проведении исследований использовались следующие методы: педагогическое наблюдение, тестирование на парашютном тренажере, теоретический анализ и синтез полученных сведений.Подготовка спортсменовпарашютистов на парашютном тренажере делает возможным уменьшить вероятность появления ошибочных действий при пилотировании купола и приземлении. Кроме того, бурный рост вычислительных и программных ресурсов ЭВМ позволил выполнить парашютный тренажер до такого уровня, что подготовка парашютистов стала гораздо эффективней. Такаяэффективность парашютного тренажера обусловлена его возможностями обеспечивать высокую интенсивность подготовки. Так, если в реальном прыжке парашютист вынужден уделять значительное время выполнению действий не связанных с пилотированием купола, например,укладка парашюта, запись во взлет, ожидание требуемого взлета, выход на линию стартового осмотра, подъем на высоту и т. п., то на тренажере специальное программное обеспечение позволяет мгновенно менять условия выполнения прыжка, останавливать выполнение задания для разбора и повтора и т.д.Схема парашютного тренажера представлена на рисунке 1.
В состав тренажера входят: подвесная система, оснащенная датчиками Д1, Д2,…Д7, очки виртуальной реальности, аналоговоцифровой преобразователь сигналов датчиков, электронновычислительный центр, система управления тренажером.
В Центре парашютной подготовки и спортааэродромвпервые на постсоветском пространстве реализован парашютный тренажер.
Рис. 1. Парашютный тренажер на основе виртуальной реальностиПарашютный тренажер предназначен для отработки обучающимся действий под открытым куполом парашюта в период первоначального обучения до допуска к выполнению парашютных прыжков:обучение стандартным процедурам при пилотировании купола в воздухе, построению захода иуправлению куполом на приземлении;ознакомление с районом выполнения прыжков;отработка особых ситуаций во время пилотировании купола при различных метеоусловиях;а также повышение мастерства спортсменов при отработке прыжков на точность приземления.В основу тренажера положены элементы виртуальной реальности, позволяющие наглядно визуализировать пилотирование основного парашюта от открытия до приземления.Конфигурация парашютного тренажера представляет собой программноаппаратный комплекс, направленный для взаимодействия парашютиста с элементами системы тренажера и обеспечивает инструкторский контроль над действиями парашютиста в реальном времени.Электронновычислительный центр инструктора функционирует на разработанном программном обеспечении позволяющем осуществлять взаимодействие с системой распознавания движения в режиме реального времени, а также трансляцию полета на LCDпанели. Программное обеспечение привязано к реальной местности (локализовано) и интегрирует виртуальные фотореалистичные карты местности в радиусе не менее 15 км, ключевые элементы инфраструктуры и визуальные ориентиры.Место локализации посадочная площадка «Большое Грызлово» в радиусе 15км от КТА, указанной в Аэронавигационном паспорте площадки.Программное обеспечение позволяет варьировать в широком диапазоне:высоту раскрытия от 300 до 1600м;направление ветра от 00до 3600и его скорость от 0 до 12м/с;загрузка парашюта от 0,6 до 1,3;загрузку купола от 0,6 до 1,2;место положения открытия парашюта; время суток; видимость.Система крепления парашютиста представляет собой штатную подвесную систему с прикрепленными к ней фрагментами системы управления парашютом: передние и задние концы, клеванты и стропы управления. Размер подвесной системы позволяет работать парашютисту ростом до 2м10см и весом до 140кг.Система распознавания движений парашютиста обеспечивает симуляцию соразмерные усилий на органы управления при данных метеоусловиях.При разработке парашютного тренажера применялись стандарты организации ARINC610В и ARINC436. Парашютный тренажер соответствует нормам годности, регламентированным международным стандартом ИКАО9625.По итогам наблюдений и тестирования спортсменов, прошедших подготовку на парашютном тренажере полученные результаты неоднозначны и разделились следующим образом.Наибольшие положительные результаты по расчету захода и приземлению наблюдались у студентов AFFи спортсменов категории А. Особенно, следует обратить внимание на то, что наиболее эффективным является случай, когда в начале студент с нулевым уровнем обучается на тренажере, а затем выполняет реальные прыжки с парашютом.Внимание спортсменов категорий В и С привлекла работа в сложных метеоусловиях (предельная скорость ветра, частичное отсутствие видимости, имитация прыжков в ночное время суток и т.п.), а также изменение сезонной карты местности для прыжков с парашютом.Парашютисты категории С и инструкторский состав, в виду достаточно большого прыжкового опыта, восприняло парашютный тренажер как игровой элемент, позволяющий имитировать особые ситуации и провести отработку действий в этих ситуациях.Все категории парашютистов отмечали тот или иной положительный опыт, приобретенный на парашютном тренажере.Несмотря на то, что необходимость тренажерной подготовки имеет в общем случае положительное значение, она может нести потенциальную опасность, связанную с возможностью привития ложных навыков. Ложные навыки могут возникать изза недостаточной адекватности компьютерной модели и невозможности воссоздать нагрузки, действующие на организм парашютиста во время выполняемых маневров при пилотировании купола и приземлении.
Выводы:1. Применение парашютного тренажера позволяет минимизировать возможность ошибочных действий спортсмена при снижении и приземлении.2. Методология обучения на парашютном тренажере должна различаться для спортсменов разных категорий и прыжкового опыта.3. Использование парашютного тренажера дает возможность поддерживать требуемую квалификацию парашютистов в период вынужденного длительного перерыва в прыжковой деятельности, обусловленной межсезоньем, полученными травмами и т.п.4. Парашютный тренажер позволяет моделировать снижение в сложных метеоусловиях (предельный ветер, малая видимость и т.п.). Это делает его весьма полезным при подготовке парашютистовспасателей и военных парашютистов.
Ссылки на источники1.Анализ парашютных происшествий за 19982005г.ДОСААФ России http://skysport.ru/analizparashyutnyxproisshestvijza19982005.2.Анализ парашютных происшествий за 2006г.ДОСААФ Россииhttp://kbrsky.com/incidents/analiz_parashyutnyh_proisshestvij_za_20062012.3.Анализ парашютных происшествий за 2014г.ДОСААФ Россииhttp://kbrsky.com/incidents/analiz_parashyutnyh_proisshestvij_za_20142016.4.Смирнов, В.А. Справочник инструкторапарашютиста/ В.А.Смирнов. М.: Издательство ДОСААФ СССР, 1989. 220с.5.Серебренников, Г.Г. Парашютный спорт: учебное пособие/ Г.Г.Серебреников. М: Патриот, 1990. 226 с.6.Горин,А.В. Основы работы парашютиста под куполом: монография / А.В.Горин, В.Е.Ткаченко. Орел: ООО ПФ «Картуш», 2014. 94 с.7.Горин,А.В. Начальная подготовка парашютиста: монография/ А.В.Горин, М.А.Горина. Орел: Госуниверситет УНПК, 2015.8Горин А.В. Теоретические основы прыжка с планирующей оболочкой: монография/ А.В.Горин, М.А. Горина, Д.Л. Козырев Орел: ОГУ имени И.С. Тургенева, 2016.52 с.
