WO2005119625A1 - Simulationsvorrichtung - Google Patents

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WO2005119625A1
WO2005119625A1 PCT/AT2005/000193 AT2005000193W WO2005119625A1 WO 2005119625 A1 WO2005119625 A1 WO 2005119625A1 AT 2005000193 W AT2005000193 W AT 2005000193W WO 2005119625 A1 WO2005119625 A1 WO 2005119625A1
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pulpit
simulation device
base element
rotation
axis
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Inventor
Manfred Kelz
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/12—Motion systems for aircraft simulators

Definitions

  • the present invention relates to a simulation device for simulating flight or driving movements of aircraft, land or water vehicles with a movably mounted pulpit, which is connected to means for moving the pulpit and to a central control unit, which means for moving the Pulpit and optical and acoustic information reproduction devices arranged in the interior of the simulation device based on a simulation program and in response to human interactions carried out in the pulpit controls according to the preamble of claim 1.
  • simulators For the training of vehicle, aircraft and ship personnel, for test purposes and also for training and entertainment purposes, simulators are used which simulate the flight or driving movements of aircraft, vehicles or ships as realistically as possible.
  • Such simulators generally have pulpits that are modeled in the interior of the vehicles to be simulated, particularly as far as the arrangement of the control instruments is concerned, and instead of windows have screens and loudspeakers that visually and in relation to the movements and processes in the outside world depending on the vehicle movement represent acoustically simulated.
  • the pulpit is equipped with a number of hydraulically adjustable, linear suspensions or supports (telescopic legs), which make it possible to move the pulpit in the six directions of movement available in three-dimensional space (according to a Cartesian coordinate system). These movements are finite due to the design and the linear movement of the suspensions or supports limited. Endless movements such as 360 ° complete rotations are not possible with known simulators, which also offer a corresponding optical and acoustic simulation. This means that only 10% -15% of the possible movement potential is used in such known simulators.
  • a lower base element, an upper base element, a support arm and a holding fork are provided, the pulpit being rotatably mounted on the holding fork about the first axis of rotation, the holding fork on the supporting arm being rotatable about the second axis of rotation is mounted and the support arm together with the upper base element is fastened to the lower base element so as to be rotatable about the third axis of rotation.
  • the support arm is in turn rotatably supported on the upper base element about an axis parallel to the first axis of rotation, which results in a further, but only limited, possibility of rotation of the pulpit around the y-axis in order to generate a more realistic simulation of braking and acceleration processes.
  • the upper base element is mounted so as to be translationally movable in at least three directions.
  • This type of mounting of the upper base element and, subsequently, of course also the pulpit enables a translatory movement in accordance with the three translational degrees of freedom of a rigid body.
  • the effects that can be simulated are, for example Vibrations in x, y, z direction, drive load change reactions, shaft runout, simulation of defects in the drive system, stall in the propeller, etc.
  • the translatory movements can also be used to support the rotational movements, for example to simulate braking or acceleration processes.
  • the three directions for the translational movement of the upper base element coincide with the three axes of rotation.
  • a further preferred embodiment provides, according to claim 4, that the pulpit can be removed from the holding fork.
  • the pulpit can be replaced very quickly according to the simulation requirements, ie. between different models to be simulated, for example different types of aircraft or ship models. Due to the fact that the pulpit is only rotatably supported about an axis in the holding fork, the exchange can take place much faster than was possible with known simulation devices, since telescopic legs are fixed to the bottom of the pulpit.
  • Claims 5 to 9 describe a preferred embodiment variant of the invention, which enables the additional translatory movements of the pulpit.
  • the characterizing feature of claim 10 provides that the holding fork is mounted on one side on the support arm. This arrangement offers advantages in terms of manufacture and better accessibility of the pulpit over a front opening compared to systems according to the prior art, which provide for double mounting of the holding fork.
  • Fig.l is an axonometric view of a simulator device according to the invention
  • FIG. 2 shows a plan view of a simulator device according to the invention
  • FIG. 3 shows a side view of a simulator device according to the invention
  • FIG. 5 A rear view of a simulator device according to the invention Fig. 5 is an axonometric view of the slide table for realizing translation movements along the x and y axes
  • FIG. 6 shows a side view of the sliding table according to FIG. 5 along the viewing direction A.
  • FIG. 7 the drawer according to FIG. 5 seen from above
  • FIG. 8 shows a side view of the slide table according to FIG. 5 along the viewing direction B.
  • Fig. 10 is a plan view of a simulator device according to the invention.
  • FIG. 11 is a side view of a simulator device according to the invention
  • FIG. 12 shows a rear view of a simulator device according to the invention
  • FIG. 1 to 4 show a lower base element 1 and an upper base element 2 which is rotatably mounted thereon via a rotating ring 12.
  • a support arm 3 protrudes therefrom which carries a U-shaped holding fork 4 which is also rotatably held on the support arm 3.
  • the U-shaped holding fork 4 also receives a pulpit 5 between its arms 4a, 4b in a rotatable manner.
  • the pulpit 5 In the position shown, the pulpit 5 is in its neutral position, which, together with the optical and acoustic effects imported into the pulpit 5, corresponds to a simulation of a uniform or no movement of the vehicle.
  • the axes of rotation are labeled with x, y, z.
  • the pulpit 5 rotates in the direction of the Holding fork 4 around the y-axis, whereby processes such as loops, climbs, descents, pounding, ascents and descents can be simulated.
  • the rotation of the holding fork 4 on the support arm 3 causes the pulpit 5 to rotate about the x-axis, as a result of which processes such as rollers, cranks and capsizing can be simulated, and rotation of the upper base element 2 on the lower base element 1 causes the pulpit 5 to rotate about the z-axis, whereby processes such as skidding, yawing and rolling can be simulated, whereby in the latter rotation care must be taken that the support arm 3 or the holding fork 4 are dimensioned such that the pulpit 5 is positioned centrally above the axis of rotation z ,
  • the support arm 3 is rotatably mounted on the upper base element 2 about an axis v, which is aligned parallel to the axis y.
  • the rotation of the support arm 3 and thus the pulpit 5 about the axis v is only possible to a limited extent, as can be seen immediately. It is mainly used to simulate braking and acceleration processes.
  • the effects that can be simulated by means of finite translation along the x-axis are, for example, vibrations in the x-direction, drive load change reactions, shaft runout in the x-direction, defects in the drive system, stalling of the propeller.
  • the effects that can be simulated by means of finite translation along the y-axis are, for example, vibrations in the y-direction, aerodynamic turbulence, lateral waves, cornering beyond the adhesion limit.
  • the effects that can be simulated by means of finite translation along the z axis are, for example, vibrations in z-direction, bumps in the road, short waves, aerodynamic turbulence, suspension reactions.
  • means are also provided for carrying out limited translational movements of the pulpit 5 in the direction of the axes x, y, z.
  • This means is a drawer whose operation is described in detail below.
  • the rotation and translation movements are controlled via a central control unit 7 and control motors, for example hydraulic motors or cylinders 8, 9, 10, 11, 17.
  • Hydraulic motor 8 is responsible for the rotation of the pulpit 5 about the x-axis
  • hydraulic motor (cylinder) 10 for the limited rotation of the support arm 3 about the v-axis
  • hydraulic motor (cylinder) 17 for the translational movements of the upper base element 2 along the x-axis
  • hydraulic motor (cylinder) 9 for the translatory movements of the upper base element 2 along the y-axis
  • hydraulic motor (cylinder) 11 for the translatory movement along the z-axis.
  • the sliding table essentially consists of two table levels that can be moved relative to one another, the first, lower table level being formed by support struts 6 parallel to the x-axis, which are connected by reinforcing struts 13, and the second, upper table level being formed by support struts parallel to the y-axis 14, which are connected by reinforcing struts 15.
  • the support struts 6 of the lower table level are firmly connected to the slewing ring 12 and the support struts 14 of the upper table level to the upper base element 2.
  • both table levels are connected to one another, as will be explained in more detail below.
  • FIG. 5 In each case two of the support struts 6, in FIG. 5 roughly the two outermost support struts 6, are L-shaped at their ends and connected in the region of the shorter legs to sliding guides 16 which run parallel to the y-axis and on which a hydraulically operated, with the upper table level fixedly connected push element 9 is slidably arranged.
  • An actuation of the thrust element 9 will cause a translational movement of the upper table plane in the y direction due to the fixed fixation of the support struts 6 of the lower table plane on the rotating ring 12.
  • the push elements 9 can also be seen in FIGS. 7 and 8, FIG. 8 showing a side view of the structure according to FIG. 5 along the viewing direction B.
  • Thrust elements 9 lying opposite one another in the x direction are connected via sliding guides 18 which are parallel to the x axis and which are spaced apart from one another by a limiting element 19. Thrust elements 17 are arranged on each of these sliding guides 18, which are fixedly connected to the upper table level. An actuation of the push elements 17 thus causes a translational movement of the upper table plane and thus of the upper base element 2 in the x direction.
  • the push elements 17 can also be seen in FIGS. 6 and 7, which shows a side view of the push table according to FIG. 5 along the viewing direction A.
  • the slide guides 16, 18 and the thrust elements 8, 9 are designed as hydraulic piston / cylinder units.
  • the slewing ring 12 is not shown, by means of which the upper base element 2 and the sliding table on the lower base element 1 are rotatably mounted. 5, the slewing ring 12 will be connected to the lower table level, for example with two of the support struts 6, and will be supported on the lower base element 1 (see also FIG. 2). at When the corresponding hydraulic cylinder 11 is actuated (see also FIG. 3), the first, lower table plane is therefore displaced along the z-direction, this vertical translation movement being transmitted to the second, upper table plane and thus also to the upper base element 2.
  • the data connection between the pulpit 5 and the central control unit for controlling the screens and loudspeakers and for transmitting the inputs of the people in the pulpit 5 can either be made mechanically via slip rings attached to the suspensions or preferably by means of wireless data transmission.
  • the simulation device represents another embodiment for the rotatably mounted, upper base element 2 ', as well as the support arm 3'.
  • the support arm 3 ' is in this case designed as a cylinder jacket segment which can be moved via guide and holding rollers 20 is stored.
  • the guide and holding rollers 20 position the support arm 3 'relative to the base element 2', for this purpose the base element 2 'has two pairs of laterally projecting retaining tabs 21.
  • the mutually oriented inner surfaces of the retaining tabs 21 of a pair carry the guide and holding rollers 20, which are arranged approximately vertically one above the other and spaced apart from one another in order to receive the support arm 3 ′ between them.
  • the support arm 3 ' is clamped in this way between the retaining tabs 21.
  • the support arm 3 ' is rotated about the y or v axis.
  • the holding fork 4 'in the embodiment according to FIGS. 9 to 12 is however designed to be closed, i.e. that it completely surrounds the pulpit 5 and is supported on two sides on the support arm 3'.
  • the pulpit 5 is in turn held rotatably between the arms 4a ', b' of the holding fork X.

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Abstract

Simulationsvorrichtung zum Simulieren von Flug- oder Fahrbewegungen von Luft-, Land- oder Wasserfahrzeugen mit einer beweglich gelagerten Kanzel (5), welche mit Mittel (1, 2, 2', 3, 3', 4, 4') zur Bewegung der Kanzel und mit einer zentralen Steuereinheit (7) verbunden ist, welche die Mittel (1, 2, 2', 3, 3', 4, 4') zur Bewegung der Kanzel (5) sowie im Inneren der Simulationsvorrichtung angeordnete optische und akustische Informationswidergabevorrichtungen aufgrund eines Simulationsprogrammes und in Reaktion auf in der Kanzel (5) vorgenommene menschliche Interaktionen steuert. Um das mögliche Bewegungspotenzial weitestgehend auszunutzen, ist vorgesehen, dass die Mittel (1, 2, 2', 3, 3', 4, 4') zur Bewegung der Kanzel (5) eine Rotation derselben um drei im Sinne eines kartesischen Koordinatensystems orthogonal aufeinander stehende Drehachsen (x, y, z) ermöglicht.

Description

SimulationsVorrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Simulationsvorrichtung zum Simulieren von Flug- oder Fahrbewegungen von Luft-, Land- oder Wasserfahrzeugen mit einer beweglich gelagerten Kanzel, welche mit Mittel zur Bewegung der Kanzel und mit einer zentralen Steuereinheit verbunden ist, welche die Mittel zur Bewegung der Kanzel sowie im Inneren der Simulationsvorrichtung angeordnete optische und akustische Informationswidergabevorrichtungen aufgrund eines Simulationsprogrammes und in Reaktion auf in der Kanzel vorgenommene menschliche Interaktionen steuert gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für die Ausbildung von Fahrzeug-, Flugzeug- und Schiffpersonal, für Testzwecke und auch zu Trainings- und Unterhaltungszwecken werden Simulatoren eingesetzt, die die Flug- oder Fahrbewegungen von Flugzeugen, Fahrzeugen oder Schiffen möglichst naturgetreu simulieren.
Solche Simulatoren verfügen im Allgemeinen über Kanzeln, die im Innenraum den zu simulierenden Fahrzeugen nachgebaut sind, insbesondere was die Anordnung der Steuerinstrumente betrifft und verfügen anstelle von Fenstern über Bildschirme und Lautsprecher, welche die Bewegungen und Vorgänge in der Außenwelt in Abhängigkeit von der Fahrzeugbewegung optisch und akustisch simuliert darstellen.
Bei bekannten Simulatoren nach dem Stand der Technik ist die Kanzel mit einer Anzahl von hydraulisch verstellbaren, linearen Aufhängungen oder Stützen (Teleskopbeine) ausgestattet, die es ermöglichen, die Kanzel in die im dreidimensionalen Raum verfügbaren sechs Bewegungsrichtungen (gemäß einem kartesischen Koordinatensystem) zu bewegen. Diese Bewegungen sind auf Grund der Bauart endlich und durch die lineare Bewegungsfähigkeit der Aufhängungen oder Stützen begrenzt. Endlose Bewegungen wie beispielsweise 360° Komplettdrehungen sind bei bekannten Simulatoren, die auch eine entsprechende optische und akustische Simulation bieten, nicht möglich. Dies führt dazu, dass bei solchen bekannten Simulatoren lediglich 10%-15% des möglichen Bewegungspotentials ausgenutzt werden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung diesen Nachteil zu verhindern und durch eine neue Anordnung der Aufhängung der Kanzel mehrere Freiheitsgrade der Bewegung ohne Beschränkung, dh . endlos zu gestalten.
Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.
Durch die vorgesehenen Mittel zur Bewegung der Kanzel kann diese um 360° um alle drei Raumachsen Rotationen durchführen. Solche kompletten Rotationsbewegungen konnten bei den im Oberbegriff beschriebenen Simulatoren bislang aus den erwähnten Gründen nicht durchgeführt werden. Aber auch einfache begrenzte Kippbewegungen der Kanzel mussten bislang in der Praxis durch Kippbewegungen, die durch unterschiedlich starkes Ausfahren von die Kanzel tragenden Teleskopbeinen simuliert werden. Durch die Möglichkeit der „echten" Rotation der Kanzel um die drei Raumachsen können die in der Praxis auftretenden Bewegungen sehr eindrucksvoll und wesentlich besser als bei bekannten Simulatoren simuliert werden. Gleichzeitig können aber auch translatorische Bewegungen, insbesondere Bewegungsänderungen, simuliert werden wie bisher, nämlich durch Kippen, also Drehungen um einen begrenzten Winkel. Da die in der Kanzel befindlichen Personen optisch und akustisch von der Umwelt abgekoppelt sind und zusätzlich mit dem momentanen Simulationszustand angepassten Bildern und Tönen beaufschlagt werden, nehmen sie, wie allgemein bekannt, ein solches Kippen nicht als Drehung wahr, sondern als translatorische Bewegung bzw. Bewegungsänderung. Typisch für die Anwendung solcher Drehungen um begrenzte Winkel sind die Simulation von Brems- oder Beschleunigungsvorgängen. Die vorliegenden Erfindung verbessert also die
Simulationsmöglichkeit von in der Praxis auftretenden Rotationsbewegungen, bei gleichzeitigem Beibehalten der Qualität der Simulationsmöglichkeit von translatorischen Bewegungen, so dass sich insgesamt eine wesentliche Verbesserung der Gesamtsimulationsmöglichkeit ergibt.
Um die erfindungsgemäßen 360° Drehungen der Kanzel zu ermöglichen, sind ein unteres Basiselement, ein oberes Basiselement, ein Tragarm sowie eine Haltegabel vorgesehen, wobei die Kanzel an der Haltegabel um die erste Drehachse drehbar gelagert ist, die Haltegabel am Tragarm um die zweite Drehachse drehbar gelagert ist und der Tragarm samt oberem Basiselement um die dritte Drehachse drehbar am unteren Basiselement befestigt ist. Der Tragarm ist dabei seinerseits um eine Achse parallel zur ersten Drehachse drehbar am oberen Basiselement gelagert ist, wodurch sich eine weitere, allerdings lediglich begrenzte Rotationsmöglichkeit der Kanzel um die y-Achse ergibt, um eine realistischere Simulation von Brems- und Beschleunigungsvorgängen zu generieren.
Für eine wirklichkeitsnahe Simulation von Fahrzeugbewegungen sind jedoch kurzzeitig auftretende Kräfte hervorgerufen durch Vibrationen aller Art ebenfalls darzustellen. Zur Simulation auch dieser Kräfte ist gemäß kennzeichnendem Merkmal des Anspruchs 2 vorgesehen, dass das obere Basiselement in zumindest drei Richtungen translatorisch beweglich gelagert ist. Durch diese Art der Lagerung des oberen Basiselements und in weiterer Folge natürlich auch der Kanzel ist eine translatorische Bewegung entsprechend den drei translatorischen Freiheitsgraden eines starren Körpers möglich. Die dadurch simulierbare Effekte sind beispielsweise Vibrationen in x,y,z Richtung, Antriebslastwechselreaktionen, Wellenschlag, Simulation von Defekten am Antriebssystem, Strömungsabriß an der Schiffsschraube, usw.
Selbstverständlich können die translatorischen Bewegungen auch zur Unterstützung der Rotationsbewegungen eingesetzt werden, beispielsweise um Brems- oder Beschleunigungsvorgänge zu simulieren.
Somit ist es durch die erfindungsgemäße Lagerung der Kanzel, insbesondere dann, wenn die Drehachsen entsprechend den Achsen eines kartesischen Koordinatensystems angeordnet sind, möglich, alle sechs Freiheitsgrade, die der starre Körper besitzt abzudecken, nämlich die drei Rotationsfreiheitsgrade durch tatsächliche Rotation um die drei zueinander senkrecht stehenden Drehachsen und die drei Translationsfreiheitsgrade durch Simulation wie erwähnt, nämlich durch Rotation um einen geringen Winkel bzw. wie weiter unten noch genauer erläutert werden wird, durch tatsächliche, allerdings endliche Translation.
Da gleichförmige translatorische Bewegungen keine Reaktionskräfte nach sich ziehen, werden diese hauptsächlich optisch und akustisch simuliert und zwar wie bereits erwähnt über im Inneren der Kanzel angeordnete Bildschirme und Lautsprecher. Brems- und Beschleunigungsvorgänge entlang der x-Achse werden in der Regel, wie ebenfalls bereits erwähnt, durch Rotation mit geringem Winkel um die y-Achse simuliert.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante gemäß kennzeichnendem Merkmal des Anspruchs 3 stimmen die drei Richtungen für die translatorische Bewegung des oberen Basiselementes mit den drei Drehachsen überein.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht gemäß Anspruch 4 vor, dass die Kanzel aus der Haltegabel entfernbar ist. Auf diese Art und Weise kann die Kanzel sehr schnell entsprechend den Anforderungen an die Simulation ausgetauscht werden, dh. zwischen verschiedenen Modellen, die simuliert werden sollen, gewechselt werden, beispielsweise verschiedene Flugzeugtypen oder Schiffsmodelle. Aufgrund der Tatsache, dass die Kanzel lediglich um eine Achse drehbar in der Haltegabel gelagert ist, kann der Austausch wesentlich rascher erfolgen als dies bei bekannten Simulationsvorrichtungen möglich war, wo ja Teleskopbeine am Boden der Kanzel fix befestigt sind.
Die Ansprüche 5 bis 9 beschreiben eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung, welche die zusätzlichen translatorischen Bewegungen der Kanzel ermöglicht.
Das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 10 sieht vor, dass die Haltegabel einseitig am Tragarm gelagert ist. Mit dieser Anordnung sind gegenüber Anlagen nach dem Stand der Technik, welche eine zweifache Lagerung der Haltegabel vorsehen, Vorteile hinsichtlich der Fertigung und einer besseren Zugänglichkeit der Kanzel über eine Frontöffnung verbunden.
Im Anschluss erfolgt nun eine detaillierte Beschreibung der Erfindung anhand von Zeichnungen. Dabei zeigt:
Fig.l eine axonometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Simulatorvorrichtung
Fig.2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäßen Simulatorvorrichtung
Fig.3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Simulatorvorrichtung
Fig. eine Rückansicht einer erfindungsgemäßen Simulatorvorrichtung Fig. 5 eine axonometrische Ansicht des Schubtisches zur Verwirklichung von Translationsbewegungen entlang der x- und y-Achse
Fig. 6 eine Seitenansicht des Schubtisches gemäß Fig. 5 entlang der Blickrichtung A
Fig. 7 der Schubtisch gemäß Fig. 5 von oben gesehen
Fig. 8 eine Seitenansicht des Schubtisches gemäß Fig. 5 entlang der Blickrichtung B
Fig. 9 eine axonometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Simulatorvorrichtung
Fig. 10 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäßen Simulatorvorrichtung
Fig. 11 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Simulatorvorrichtung
Fig. 12 eine Rückansicht einer erfindungsgemäßen SimulatorVorrichtung
Fig. 1 bis 4 zeigen ein unteres Basiselement 1 sowie ein darauf über einen Drehkranz 12 drehbar gelagertes oberes Basiselement 2. Von diesem steht ein Tragarm 3 ab, der eine U- förmige Haltegabel 4 trägt, die am Tragarm 3 ebenfalls drehbar gehalten ist. Die U-förmige Haltegabel 4 nimmt zwischen ihren Armen 4a, 4b eine Kanzel 5 ebenfalls drehbar auf.
In der gezeigten Position befindet sich die Kanzel 5 in ihrer neutralen Stellung, was gemeinsam mit den in die Kanzel 5 eingespielten optischen und akustischen Effekten einer Simulation einer gleichförmigen bzw. keiner Bewegung des Fahrzeugs entspricht.
Die Drehachsen sind mit x,y,z beschriftet. Wie leicht zu erkennen ist, erfolgt eine Rotation der Kanzel 5 in der Haltegabel 4 um die y-Achse, wodurch Vorgänge wie beispielsweise Loopings, Steigflüge, Sinkflüge, Stampfen, Bergfahrten und Talfahrten simuliert werden können. Die Rotation der Haltegabel 4 am Tragarm 3 bewirkt eine Rotation der Kanzel 5 um die x-Achse, wodurch Vorgänge wie beispielsweise Rollen, Krängen und Kentern simulierbar sind und eine Rotation des oberen Basiselementes 2 am unteren Basiselement 1 bewirkt eine Rotation der Kanzel 5 um die z- Achse, wodurch Vorgänge wie beispielsweise Schleudern, Gieren und Schlingern simuliert werden können, wobei bei letzterer Rotation darauf zu achten ist, dass der Tragarm 3 bzw. die Haltegabel 4 so dimensioniert sind, dass die Kanzel 5 zentrisch über der Drehachse z positioniert ist.
Um die erwähnten Achsen sind erfindungsgemäß jeweils 360° Drehungen möglich.
Des weiteren ist der Tragarm 3 um eine Achse v, welche parallel zur Achse y ausgerichtet ist, drehbar am oberen Basiselement 2 gelagert. Die Rotation des Tragarms 3 und damit der Kanzel 5 um die Achse v ist jedoch, wie sofort ersichtlich, nur beschränkt möglich. Sie dient hauptsächlich zum Simulieren von Brems- und Beschleunigungsvorgängen.
Beispiele mittels Rotation simulierbarer Vorgänge wurden bereits weiter oben erwähnt. Die mittels endlicher Translation entlang der x-Achse simulierbaren Effekte sind beispielsweise Vibrationen in x-Richtung, Antriebslastwechselreaktionen, Wellenschlag in x-Richtung, Defekte im Antriebsystem, Strömungsabriss an der Schiffsschraube. Die mittels endlicher Translation entlang der y-Achse simulierbaren Effekte sind beispielsweise Vibrationen in y-Richtung, aerodynamische Turbulenzen, seitlicher Wellenschlag, Kurvenfahrt jenseits der Haftgrenze. Die mittels endlicher Translation entlang der z- Achse simulierbaren Effekte sind beispielsweise Vibrationen in z-Richtung, Fahrbahnunebenheiten, kurze Wellen, aerodynamische Turbulenzen, Federungsreaktionen .
Neben den erfindungsgemäßen Mitteln zur Durchführung von Rotationsbewegungen der Kanzel 5 sind auch Mittel zur Durchführung von begrenzten Translationsbewegungen der Kanzel 5 in Richtung der Achsen x,y,z vorgesehen. Bei diesen Mittel handelt es sich um einen Schubtisch dessen Funktionsweise weiter unten detailliert beschrieben wird.
Die Steuerung der Rotations- und Translationsbewegungen erfolgt über eine zentrale- Steuereinheit 7, sowie Steuermotoren, beispielsweise Hydraulikmotoren bzw. -Zylinder 8,9,10,11,17. Hydraulikmotor 8 ist für die Rotation der Kanzel 5 um die x-Achse zuständig, Hydraulikmotor (-zylinder) 10 um die begrenzte Rotation des Tragarms 3 um die v-Achse, Hydraulikmotor (-zylinder) 17 für die translatorischen Bewegungen des oberen Basiselementes 2 entlang der x-Achse, Hydraulikmotor (-zylinder) 9 für die translatorischen Bewegungen des oberen Basiselementes 2 entlang der y-Achse und Hydraulikmotor (-zylinder) 11 für die translatorische Bewegung entlang der z-Achse.
In Fig. 5 ist der Schubtisch zur Verwirklichung von Translationsbewegungen entlang der x- und y-Achse dargestellt. Der Schubtisch besteht im wesentlichen aus zwei relativ zueinander verschiebbaren Tischebenen, wobei die erste, untere Tischebene durch zur x-Achse parallele Stützstreben 6, die durch Verstärkungsstreben 13 verbunden sind, gebildet wird, und die zweite, obere Tischebene durch zur y-Achse parallele Stützstreben 14, die durch Verstärkungsstreben 15 verbunden sind. Die Stützstreben 6 der unteren Tischebene sind mit dem Drehkranz 12 fest verbunden und die Stützstreben 14 der oberen Tischebene mit dem oberen Basiselement 2. Des weiteren sind beide Tischebenen miteinander verbunden, wie gleich näher erläutert werden wird. Jeweils zwei der Stützstreben 6, in Fig. 5 etwa die jeweils zwei äußersten Stützstreben 6, sind an ihren Enden L-förmig ausgeführt und im Bereich der kürzeren Schenkel mit parallel zur y-Achse verlaufenden Gleitführungen 16 verbunden, auf welche ein hydraulisch betriebenes, mit der oberen Tischebene fix verbundenes Schubelement 9 verschiebbar angeordnet ist. Eine Betätigung des Schubelementes 9 wird aufgrund der ortsfesten Fixierung der Stützstreben 6 der unteren Tischebene am Drehkranz 12 eine translatorische Bewegung der oberen Tischebene in y-Richtung bewirken. Die Schubelemente 9 sind auch in der Fig. 7 und Fig. 8 ersichtlich, wobei Fig. 8 eine Seitenansicht des Aufbaus gemäß Fig. 5 entlang der Blickrichtung B darstellt.
Einander in x-Richtung gegenüberliegende Schubelemente 9 sind über zur x-Achse parallele Gleitführungen 18, die durch ein Begrenzungselement 19 voneinander beabstandet sind, verbunden. Auf diesen Gleitführungen 18 sind jeweils Schubelemente 17 angeordnet, die fix mit der oberen Tischebene verbunden sind. Eine Betätigung der Schubelemente 17 bewirkt somit eine translatorische Bewegung der oberen Tischebene und damit des oberen Basiselementes 2 in x-Richtung.
Die Schubelemente 17 sind auch in der Fig. 6 und Fig. 7 ersichtlich, die eine Seitenansicht des Schubtisches gemäß Fig. 5 entlang der Blickrichtung A darstellt.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante sind die Gleitführungen 16,18 und die Schubelemente 8,9 als hydraulische Kolben/Zylindereinheit ausgeführt.
In den Fig. 5 bis 8 ist der Drehkranz 12 nicht dargestellt, über den das obere Basiselement 2 sowie der Schubtisch am unteren Basiselement 1 drehbar gelagert ist. Mit Bezug auf die Fig. 5 wird der Drehkranz 12 mit der unteren Tischebene verbunden werden, etwa mit zwei der Stützstreben 6, und sich am unteren Basiselement 1 abstützen (siehe auch Fig. 2) . Bei Betätigung des entsprechenden Hydraulikzylinders 11 (siehe auch Fig. 3) wird daher die erste, untere Tischebene entlang der z-Richtung verschoben, wobei sich diese vertikale Translationsbewegung auf die zweite, obere Tischebene überträgt und somit auch auf das obere Basiselement 2.
Es ist offensichtlich, dass die translatorischen Bewegungen allesamt endlich sind, im Gegensatz zu den Rotationsbewegungen .
Die Datenverbindung zwischen Kanzel 5 und zentraler Steuereinheit zur Ansteuerung der Bildschirme und Lautsprecher sowie zur Übertragung der Eingaben der in der Kanzel 5 befindlichen Personen kann entweder mechanisch über an den Aufhängungen angebrachten Schleifringen erfolgen oder aber vorzugsweise mittels drahtloser Datenübertragung.
Die Fig. 9 bis 12 beziehen sich auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Simulationsvorrichtung, wobei das untere Basiselement 1 sowie der Drehkranz 12 nicht eingezeichnet wurden. Die Simulationsvorrichtung gemäß der Fig. 9 bis 12 stellt eine andere Ausführungsform für das drehbar gelagerte, obere Basiselement 2', sowie den Tragarm 3' dar. Der Tragarm 3' ist hierbei als Zylindermantel-Segment ausgeführt, der über Führungs- und Halterollen 20 beweglich gelagert ist. Die Führungs- und Halterollen 20 positionieren den Tragarm 3' relativ zum Basislement 2', wobei hierzu das Basiselement 2 ' über zwei Paar seitlich abstehender Haltelappen 21 verfügt. Die zueinander orientierten Innenflächen der Haltelappen 21 eines Paares tragen die Führungs- und Halterollen 20, die etwa vertikal übereinander und beabstandet zueinander angeordnet sind, um den Tragarm 3' zwischen sich aufzunehmen. Der Tragarm 3' wird auf diese Weise zwischen den Haltelappen 21 eingespannt. Mithilfe einer Rotation der Führungs- und Halterollen 20 wird der Tragarm 3' in eine Rotationsbewegung um die y- bzw. v-Achse versetzt.
Der Tragarm 3' trägt wiederum eine Haltegabel 4' , die am Tragarm 3' ebenfalls drehbar gehalten ist. Die Haltegabel 4' ist in der Ausführungsform gemäß der Fig. 9 bis 12 allerdings geschlossen ausgeführt, d.h., dass sie die Kanzel 5 vollkommen umschließt und zweiseitig am Tragarm 3' gelagert ist. Die Kanzel 5 ist wiederum zwischen den Armen 4a' , b' der Haltegabel X drehbar gehalten.

Claims

A N S P R Ü C H E
1. Simulationsvorrichtung zum Simulieren von Flug- oder Fahrbewegungen von Luft-, Land- oder Wasserfahrzeugen mit einer beweglich gelagerten Kanzel (5) , welche mit Mittel (1,2,2' ,3,3' , 4,4' ) zur Bewegung der Kanzel (5) und mit einer zentralen Steuereinheit (7) verbunden ist, welche die Mittel ( 1, 2, 2' , 3, 3' , 4, 4 ' ) zur Bewegung der Kanzel (5) sowie im Inneren der Simulationsvorrichtung angeordnete optische und akustische Informationswidergabevorrichtungen aufgrund eines Simulationsprogrammes und in Reaktion auf in der Kanzel (5) vorgenommene menschliche Interaktionen steuert, wobei die Mittel (1, 2, 2' , 3, 3' , 4, 4' ) zur Bewegung der Kanzel (5) ein unteres Basiselement (1) , ein oberes Basiselement (2,2'), ein Tragarm (3,3') sowie eine Haltegabel (4,4') sind, und die Kanzel (5) an der Haltegabel (4,4') um die erste Drehachse (y) drehbar gelagert ist, die Haltegabel (4,4') am Tragarm (3,3') um die zweite Drehachse (x) drehbar gelagert ist und der Tragarm (3,3') samt oberem Basiselement (2,2') um die dritte Drehachse (z) drehbar am unteren Basiselement (1) befestigt ist, um eine Rotation derselben um drei im Sinne eines kartesischen Koordinatensystems orthogonal aufeinander stehende Drehachsen (x,y,z) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (3,3') um eine Achse (v) parallel zur ersten Drehachse (y) drehbar am oberen Basiselement (2,2') gelagert ist.
2. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Basiselement (2,2') in zumindest drei Richtungen translatorisch beweglich gelagert ist.
3. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Richtungen mit den Drehachsen (x,y,z) identisch sind.
4. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanzel (5) mit der Haltegabel (4,4') lösbar verbunden ist.
5. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen oberen und unterem Basiselement (1,2,2') ein aus zwei relativ zueinander verschiebbar angeordneten Tischebenen aufgebauter Schubtisch angeordnet ist, wobei die obere Tischebene fix mit dem oberen Basiselement (2,2') und die untere Tischebene fix mit einem am unteren Basiselement (1) drehbar angeordneten Drehkranz (11) verbunden ist.
6. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Tischebenen, vorzugsweise die untere, bewegliche Schubelemente (9) aufweist, welche mit der anderen Tischebene fix verbunden sind.
7. SimulationsVorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils einander gegenüberliegende Schubelemente (9) der einen Tischebene über Gleitführungen (18) miteinander verbunden sind, auf welchen Schubelemente (17) der anderen Tischebene beweglich gelagert sind.
8. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Tischebene aus parallel zueinander angeordneten Stützstreben (6,14) besteht, welche über rechtwinkelig dazu verlaufende Verstärkungsstreben (13,15) miteinander verbunden sind.
9. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstreben (6,14) zueinander rechtwinkelig angeordnet sind.
10. Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltegabel (4) einseitig am Tragarm (3) gelagert ist.
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