Российские инженеры разработали VR-тренажер, который имитирует нештатные ситуации в шахтах. Система состоит из шлема виртуальной реальности, электронного аналога самоспасателя и беговой дорожки с изменяемым углом наклона. Создатели утверждают, что комплекс моделирует дыхание в условиях, которые практически не отличаются от реальной аварии. Специалисты по безопасности горного дела считают, что использование подобных тренажеров поможет снизить количество жертв таких катастроф, как произошедшая недавно на шахте «Листвяжная».
Уроки выживания
Специалисты Лаборатории медицинских VR тренажерных систем Тамбовского государственного технического университета (ТГТУ) создали тренажерный комплекс на основе технологии виртуальной реальности, который позволяет имитировать чрезвычайные ситуации в шахтах. Систему предполагается использовать для тренировок шахтеров и горноспасателей. В отличие от большинства аналогичных тренажеров разработка ученых из Тамбова помимо VR-шлема и манипуляторов оснащена реалистичной моделью дыхательного аппарата и оригинальной беговой дорожкой, моделирующей физические нагрузки при передвижениях под землей.
— Главное достоинство тренажера — это комплексное обучение, которое достигается за счет реалистичной имитации всех аспектов действий при аварии в шахте, — пояснил руководитель лаборатории медицинских VR тренажерных систем ТГТУ Артем Обухов.
В память тренажера можно загрузить трехмерную модель любой реально существующей шахты или другого пространства, в котором будет происходить предполагаемая чрезвычайная ситуация.
Стандартно на случай аварии горняки должны отработать три основных сценария: эвакуация, тушение пожара либо ожидание помощи в специально оборудованном укрытии. Но при необходимости можно смоделировать любую другую штатную или нештатную ситуацию.
Использование системы ускоряет и делает дешевле подготовку персонала шахт, так как для тренировок не нужно спускаться под землю. Тренажер также помогает выработать мышечную память, которая поможет действовать правильно в случае опасности.
Легкое дыхание
Одно из главных условий выживания в случае аварии в шахте — правильное использование самоспасателя. Это устройство, которое позволяет дышать при нехватке кислорода. Но его эффективность резко снижается, если человек из-за стресса дышит неправильно. Ситуация осложняется еще тем, что часто шахтерский самоспасатель — одноразовый. Поэтому работники шахт не могут тренировать навыки их использования.
Специалисты из Тамбова создали устройство, которое в точности имитирует дыхание через самоспасатель. Внешне оно ничем не отличается от настоящего, позволяет регулировать уровень сопротивления дыханию и температуру газовой смеси. Устройство оценивает текущий расход газовой смеси. Как только объем кислорода «виртуально» подходит к концу, заслонка увеличивает сопротивление дыханию. То есть моделируется дыхание в условиях, которые практически не отличаются от реальной аварии.
Испытания показывают, что обучение на имитаторе позволяет увеличить время защитного действия самоспасателя в реальных условиях в два-три раза, что заметно повышает шансы на спасение.
— Имитатор полностью соответствует реальному самоспасателю, который используется в случае опасности в шахте. Но он работает не на химическом принципе, при котором кислород выделяется в ходе реакции, а берет кислород из окружающей среды, и поэтому может использоваться много раз, — отметил Артем Обухов.
При этом имитатор регистрирует множество физиологических параметров человека, который проходит тренировку: пульс, легочное давление, скоростные показатели дыхания и др.
Еще одна важная часть тренажера — беговая дорожка, которая сконструирована специалистами Тамбовского технического университета. Она позволяет двигаться со скоростью до трех метров в секунду. При этом дорожка автоматически определяет положение на ней человека, подстраивается под скорость его движения, может изменять угол наклона в соответствии с рельефом виртуальной поверхности. Двигаться можно по осям вперед-назад, вправо-влево или в их комбинации.
Моделирование физической нагрузки дает возможность не только получать необходимые навыки в условиях, приближенным к реальным, но и оценивать состояние здоровья шахтеров, предупреждать сердечные приступы, которые особенно опасны на глубине, и определять предельно допустимые для каждого человека нагрузки.
Поддержание навыков
По мнению специалистов по безопасности горного дела, разработанная в Тамбове система будет востребована для повышения уровня безопасности в шахтах.
— Такой тренажер будет очень полезен, так как кроме первичного обучения использованию самоспасателей шахтерам необходимо периодически поддерживать эти навыки, — полагает заведующий кафедрой безопасности и экологии горного производства НИТУ «МИСиС» Константин Коликов.
Эксперт пояснил, что шахтеры крайне редко пользуются самоспасателями, поэтому просто забывают, как это делать. Как только самоспасатель вскрывают, его можно использовать один раз, а потом приходится выбрасывать. Поэтому обучаться на них слишком дорого. Тренажер мог бы решить эту проблему.
Специалист добавил, что если причиной гибели шахтеров в забое становиться взрыв, то тренировка с самоспасателем не поможет, но часто люди погибают из-за попадания в облако метана или другого газа. В этом случае дополнительная тренировка спасет жизни, считает Константин Коликов.
Тренировка с использованием тренажера была бы очень полезна, и ее следует включить в учебный план подготовки специалистов для работы в шахтах, уверен старший преподаватель кафедры безопасности горного производства Уральского государственного горного университета Дмитрий Мухин. Если привязать виртуальные тренировки к условиям конкретной шахты, это поможет отработать необходимые действия персонала в случае таких аварий, как катастрофа на шахте «Листвяжная».
По мнению научного сотрудника Высшей школы теоретической механики СПбПУ Федора Кондратенко, предложенная система позволит более эффективно готовить шахтеров к экстремальным ситуациям. На подобных тренажерах они смогут оттачивать действия при эвакуации из шахты, особенно с учетом использования самоспасателя.
— По собственному опыту могу сказать, что бегать в самоспасателе с непривычки очень тяжело. Сильно сомневаюсь, что у шахтеров проводятся тренировки по их использованию в реальной жизни, — сказал Федор Кондратенко.
По словам эксперта, тренажеры такого типа должны развиваться больше в сторону коллективного взаимодействия шахтеров при ликвидации последствий каких-нибудь небольших инцидентов. Потому что при масштабном завале горнякам могут помочь только те, кто находится на поверхности.