CN108461010B - 一种帆船运动实况模拟训练台及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种帆船运动实况模拟训练台，包括底板和模拟帆船，所述底板下端设有第一支撑架，所述底板的上方中部设有第二支撑架，所述第一支撑架包括纵轴，所述底板可转动支撑在所述纵轴上；所述第二支撑架包括横轴，所述模拟帆船可转动支撑在所述横轴上；所述底板的一侧下方设有左右摇动机构，以实现纵向角度调整；所述模拟帆船的一侧下方设有前后摇动机构，以实现横向角度调整。还涉及一种上述训练台的控制方法，还包括帆船实时状态记录仪，利用所述帆船实时状态记录仪采集帆船在海里实际运行参数，通过所述训练台实时模拟帆船在海里的实际运行参数，学员通过自身调节自行平衡训练装置，以锻炼实战操控能力。

Description

一种帆船运动实况模拟训练台及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种帆船运动训练台及其控制方法，尤其涉及一种帆船运动实况模拟训练台及其控制方法。

背景技术

帆船比赛是一项集运动员体力、脑力及技术为一体的专业体育竞技运动，需要借助风力、海浪、水流等自然环境灵活驾驭，才能保证帆船在海上运行的稳定性。鉴于海上环境的复杂性，学员需要经过系统的模拟训练才能进入实况训练，因此针对学员的模拟训练装置或仿真模拟驾驶系统能锻炼学员的身体素质、体脑协调反应能力等。专利号为201520265420.2的发明，提出一种帆船模拟驾驶系统，提出通过调整帆船的帆轴角度以模拟帆船的运动状态，并通过上位机由电脑给出角度调整。但该系统的训练和实际帆船驾驶实况还有本质区别，首先其摇摆角度是电脑根据人工设定给出的，和实际千变万化的海上实况有实质区别，另外，通过帆轴的摇摆很难模拟帆船在海上实际的颠簸状况，相对实际情况来讲，这种模拟采用的控制模型还与实际情况有很大差距。其结果也达不到模拟实战训练效果；专利号为201220174819.6的发明公开了一种帆板风力转角测试装置，其采用类似角位移传感器感知帆船角度，但完全不能反应帆船主体的颠簸状况，也不能反馈给学员模拟学习。

发明内容

本发明针对不足，提供一种能够模拟海上实际环境的帆船运动实况模拟训练台。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种帆船运动实况模拟训练台，包括底板和模拟帆船，所述底板下端设有第一支撑架，所述底板的上方中部设有第二支撑架，所述第一支撑架包括纵轴，所述底板可转动支撑在所述纵轴上；

所述第二支撑架包括横轴，所述模拟帆船可转动支撑在所述横轴上；

所述底板的一侧下方设有左右摇动机构，以实现纵向角度调整；

所述模拟帆船的一侧下方设有前后摇动机构，以实现横向角度调整。

本发明的有益效果是：两个上下摇动机构的合力使得模拟帆船能够模拟出海上帆船晃动的环境，学员则通过自身调节自行平衡训练装置，以锻炼实战操控能力。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述第一支撑架还包括第一支撑杆，所述纵轴与所述第一支撑杆可转动连接，所述第一支撑杆的下端固定在地面上，所述左右摇动机构包括左右摇动直线电机，所述左右摇动直线电机的输出轴与所述底板铰接，所述左右摇动直线电机的缸体与固定在地面上的第一耳板铰接。

采用上述进一步方案的有益效果是：结构比较简单。

进一步，所述第二支撑架还包括第二支撑杆，所述横轴与所述第二支撑杆可转动连接，所述第二支撑杆的下端固定在底板上，所述前后摇动机构包括前后摇动直线电机，所述前后摇动直线电机的输出轴与所述模拟帆船铰接，所述前后摇动直线电机的缸体与固定在底板上的第二耳板铰接。

进一步，所述模拟帆船上还设有风帆、操控机构，所述风帆设置在所述模拟帆船的前端，所述操控机构包括调节风帆的调节绳索和舵柄，所述风帆通过桅杆与所述模拟帆船可转动连接，风帆的下端设有横杆，所述横杆连接所述调节绳索的一端，所述调节绳索的另一端为自由端，拉动调节绳索的自由端并使其固定，可使风帆转向角度固定；

所述舵柄用于调节尾舵。

采用上述进一步的有益效果是：便于训练人员实际模拟海上转向时的操作。

进一步，所述模拟帆船的后方设有风机，所述风机由风机电机带动，且所述风机可转动；模拟帆船的前方设有投影幕布，所述模拟帆船上还设有用于播放实时录像的投影仪。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：风机可以模拟海上的风力大小及风向，投影幕布上可以播放实时录像录下的实际海上训练情况，给人以身临其境的感觉，帮训练人员自然的调节自身的稳定性及协调性。

进一步，还包括训练台控制器，所述控制器包括数据存贮器插口，所述控制器读取数据存贮器中的横向角度信号、纵向角度信号以及风力信号，并通过处理同步输出分别对应于横向角度信号、纵向角度信号以及风力信号的输出驱动信号给直线电机和风机电机。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：将在海上实际训练的状况通过训练台模拟出来，左右摇动机构及前后摇动机构的综合起来能够模拟海上实际的晃动情况，结构风力、风向及实时录像录下的情况，训练人员可以自行、及时的调节，进行训练动作。

进一步，还包括时钟控制单元，以设定不同的时间速率，使帆船运动实况模拟训练台慢速或快速动作。

本发明还涉及一种帆船运动实况模拟训练台的控制方法，包括上述的帆船运动实况模拟训练台，还包括帆船实时状态记录仪，所述帆船实时状态记录仪包括帆船本体和记录控制器，控制步骤如下：

步骤1、利用所述帆船实时状态记录仪采集帆船在海里实际运行参数，所述参数包括帆船本体的纵向翻转角度、横向翻转角度、风力大小及实时录像参数；

步骤2、将上述数据实时记录在所述记录控制器中，并将控制数据输入到所述训练台控制器中，所述训练台控制器输出的纵向、横向驱动信号分别给前后摇动机构及左右摇动机构，使前后摇动机构及左右摇动机构动作，模拟海上帆船晃动的环境，并给风机一驱动信号，控制风机的风力大小及风向；

步骤3、学员登上模拟帆船，启动模拟训练台，则系统以某时间开始左右摇动机构及前后摇动机构，以及风机电机同时根据指令动作，整体形成合力，进而还原模拟帆船在海上的实际情况。

学员在训练台上通过自身调整以适应和平衡训练台晃动的过程就是实时模拟训练过程。

进一步，步骤1中，所述帆船本体上设有纵向角度记录仪、横向角度记录仪、风力记录仪和实时录像仪；所述纵向角度记录仪沿所述帆船本体的前后方向设置，所述横向角度记录仪沿所述帆船本体的左右方向设置，所述纵向角度记录仪和横向角度记录仪分别与所述记录控制器电连接；

所述纵向角度记录仪和横向角度记录仪分别用于记录所述帆船本体在前后方向的翻转角度和左右方向的翻转角度；

所述记录控制器包括同步时钟和数据处理器，所述数据处理器将所述纵向角度记录仪和横向角度记录仪发送的信号同步记录，并同时存储风力记录仪和实时录像仪分别发送的风力信号和图像。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：选择优秀选手驾驶帆船，帆船上的纵向角度记录仪和横向角度记录仪实时记录帆船在海中的运行情况，并将横、纵向角度变化同步合成到记录控制器上，一是可以作为选手实时驾驶的状态记录，可以回放研究改进；二是用于模拟训练台，使模拟训练台完全按实际记录状况动作，而学员则通过自身调节自行平衡训练装置，以锻炼实战操控能力。这种训练会比人工产生的模拟状态更具有实战性、复杂性、随机性，训练效果会更好。

进一步，所述纵向角度记录仪和横向角度记录仪包括支架、摆杆、摆锤及轮辐板，所述支架包括横梁和支撑在横梁两端的立柱，所述横梁上设有支撑轴，所述轮辐板固定在所述支撑轴上，所述轮辐板为夹层结构，在夹层内侧设有滑道，所述摆杆通过轴承安装在所述支撑轴上，所述摆杆的上端伸向所述轮辐板的上部滑道内，所述摆杆的下端穿过所述轮辐板的下部滑道且下端连接所述摆锤，所述摆杆与所述滑道对应部分设有滚珠，所述轮辐板的上部均布有感应开关，所述感应开关为干簧管或霍尔开关，所述摆杆上设有铁磁材料，所述铁磁材料与所述感应开关相对应，所述摆杆在所述轮辐板夹层内摆动。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：由于角度仪的摆杆在实际过程中，不仅会沿预定方向摆动，还会受帆船颠簸左右随机摆动，一般的摆动机构，由于受到左右摆动的阻力和滞后，不能适应快速变化，因此也不能完整记录颠簸过程。而本方案采用摆杆在轴上通过轴承安装，并使摆杆在上下方向均具有滑道，完全克服了左右阻力的影响，快速响应能力更好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中帆船实时状态记录仪的结构示意图；

图3为本发明中横向或纵向角度记录仪结构示意图；

图4为本发明中图3的左视图；

图5为本发明的电控结构示意图；

图6为本发明中帆船实时状态记录仪的电控结构示意图；

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：1、第一支撑架，2、底板，3、左右摇动直线电机，4、第一耳板，5、前后摇动直线电机，6、第二耳板，7、模拟帆船，8、第二支撑架，9、风帆，10、风机，11、投影幕布，12、投影仪，13、帆船实时状态记录仪；

1-1、第一支撑杆，1-2、纵轴；8-1、第二支撑杆，8-2、横轴；

13-1、帆船本体，13-2、横向角度记录仪，13-3、纵向角度记录仪，13-4、轮辐板，13-41、滚珠，13-5、摆杆，13-6、支撑轴，13-7、立柱，13-8、横梁，13-9、摆锤，13-10、感应开关。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-6所示，一种帆船运动实况模拟训练台，包括底板2和模拟帆船7，所述底板2下端设有第一支撑架1，所述底板2的上方中部设有第二支撑架8，所述第一支撑架1包括纵轴1-2，所述底板2可转动支撑在所述纵轴1-2上；

所述第二支撑架8包括横轴8-2，所述模拟帆船7可转动支撑在所述横轴8-2上；所述底板2的一侧下方设有左右摇动机构，以实现纵向角度调整；所述模拟帆船7的一侧下方设有前后摇动机构，以实现横向角度调整。

所述第一支撑架1还包括第一支撑杆1-1，所述纵轴1-2与所述第一支撑杆1-1可转动连接，所述第一支撑杆1-1的下端固定在地面上，所述左右摇动机构包括左右摇动直线电机3，所述左右摇动直线电机3的输出轴3-2与所述底板2铰接，所述左右摇动直线电机3的缸体3-1与固定在地面上的第一耳板4铰接。

所述第二支撑架8还包括第二支撑杆8-1，所述横轴8-2与所述第二支撑杆8-1可转动连接，所述第二支撑杆8-1的下端固定在底板2上，所述前后摇动机构包括前后摇动直线电机5，所述前后摇动直线电机5的输出轴与所述模拟帆船7铰接，所述前后摇动直线电机5的缸体与固定在底板2上的第二耳板6铰接。

所述模拟帆船7上还设有风帆9、操控机构，所述风帆9设置在所述模拟帆船7的前端，所述操控机构包括调节风帆的调节绳索和舵柄，所述风帆通过桅杆与所述模拟帆船可转动连接，风帆的下端设有横杆，所述横杆连接所述调节绳索的一端，所述调节绳索的另一端为自由端，拉动调节绳索的自由端并使其固定，可使风帆转向角度固定；所述舵柄用于调节尾舵。

所述模拟帆船7的前方设有风机10，所述风机10由风机电机带动；模拟帆船7的前方设有投影幕布11，所述模拟帆船7上还设有用于播放实时录像的投影仪12。

还包括训练台控制器，所述控制器包括数据存贮器插口，所述控制器读取数据存贮器中的横向角度信号、纵向角度信号以及风力信号，并通过处理同步输出分别对应于横向角度信号、纵向角度信号以及风力信号的输出驱动信号给左右摇动直线电机、前后摇动直线电机和风机电机。

还包括时钟控制单元，以设定不同的时间速率，使帆船运动实况模拟训练台慢速或快速动作。

如图2-6所示，本发明还涉及一种帆船运动实况模拟训练台的控制方法，包括上述的帆船运动实况模拟训练台，还包括帆船实时状态记录仪，所述帆船实时状态记录仪包括帆船本体13-1和记录控制器，控制步骤如下：

步骤1、利用所述帆船实时状态记录仪采集帆船在海里实际运行参数，所述参数包括帆船本体的纵向翻转角度、横向翻转角度、风力大小及实时录像参数；

步骤2、将上述数据实时记录在所述记录控制器中，并将控制数据输入到所述训练台控制器中，所述训练台控制器输出的纵向、横向驱动信号分别给前后摇动机构及左右摇动机构，使前后摇动机构及左右摇动机构动作，模拟海上帆船晃动的环境，并给风机10一驱动信号，控制风机10的风力大小及风向；

步骤3、学员登上模拟帆船，启动模拟训练台，则系统以某时间开始左右摇动机构及前后摇动机构，以及风机电机同时根据指令动作，整体形成合力，进而还原模拟帆船在海上的实际情况。

在所述帆船本体13-1上设有纵向角度记录仪13-3、横向角度记录仪13-2、风力记录仪和实时录像仪；所述纵向角度记录仪13-3沿所述帆船本体13-1的前后方向设置，所述横向角度记录仪13-2沿所述帆船本体13-1的左右方向设置，所述纵向角度记录仪13-3和横向角度记录仪13-2分别与所述记录控制器电连接；

所述纵向角度记录仪13-3和横向角度记录仪13-2分别用于记录所述帆船本体13-1在前后方向的翻转角度和左右方向的翻转角度；

所述记录控制器包括同步时钟和数据处理器，所述数据处理器将所述纵向角度记录仪13-3和横向角度记录仪13-2发送的信号同步记录，并同时存储风力记录仪和实时录像仪分别发送的风力信号和图像。

所述纵向角度记录仪13-3和横向角度记录仪13-1包括支架、摆杆13-5、摆锤13-9及轮辐板13-4，所述支架包括横梁13-8和支撑在横梁13-8两端的立柱13-7，所述横梁13-8上设有支撑轴13-6，所述轮辐板13-4固定在所述支撑轴13-6上，所述轮辐板13-4为夹层结构，在夹层内侧设有滑道，所述摆杆13-5通过轴承安装在所述支撑轴13-6上，所述摆杆13-5的上端伸向所述轮辐板13-4的上部滑道内，所述摆杆13-5的下端穿过所述轮辐板13-4的下部滑道且下端连接所述摆锤13-9，所述摆杆13-5与所述滑道对应部分设有滚珠13-41，所述轮辐板13-4的上部均布有感应开关13-10，所述感应开关13-10为干簧管或霍尔开关，所述摆杆13-5上设有铁磁材料，所述铁磁材料与所述感应开关13-10相对应，所述摆杆13-5在所述轮辐板13-4夹层内摆动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种帆船运动实况模拟训练台，其特征在于，包括底板和模拟帆船，所述底板下端设有第一支撑架，所述底板的上方中部设有第二支撑架，所述第一支撑架包括纵轴，所述底板可转动支撑在所述纵轴上；

所述第二支撑架包括横轴，所述模拟帆船可转动支撑在所述横轴上；

所述底板的一侧下方设有左右摇动机构，以实现纵向角度调整；

所述模拟帆船的一侧下方设有前后摇动机构，以实现横向角度调整；

所述第一支撑架还包括第一支撑杆，所述纵轴与所述第一支撑杆可转动连接，所述第一支撑杆的下端固定在地面上，所述左右摇动机构包括左右摇动直线电机，所述左右摇动直线电机的输出轴与所述底板铰接，所述左右摇动直线电机的缸体与固定在地面上的第一耳板铰接；

所述第二支撑架还包括第二支撑杆，所述横轴与所述第二支撑杆可转动连接，所述第二支撑杆的下端固定在底板上，所述前后摇动机构包括前后摇动直线电机，所述前后摇动直线电机的输出轴与所述模拟帆船铰接，所述前后摇动直线电机的缸体与固定在底板上的第二耳板铰接。

2.根据权利要求1所述的帆船运动实况模拟训练台，其特征在于，所述模拟帆船上还设有风帆、操控机构，所述风帆设置在所述模拟帆船的前端，所述操控机构包括调节风帆的调节绳索和舵柄。

3.根据权利要求2所述的帆船运动实况模拟训练台，其特征在于，所述模拟帆船的后方设有风机，模拟帆船的前方设有投影幕布，所述模拟帆船上还设有用于播放实时录像的投影仪。

4.根据权利要求1或2所述的帆船运动实况模拟训练台，其特征在于，还包括训练台控制器，所述控制器包括数据存贮器插口，所述控制器读取数据存贮器中的横向角度信号、纵向角度信号以及风力信号，并通过处理同步输出分别对应于横向角度信号、纵向角度信号以及风力信号的输出驱动信号给直线电机和风机电机。

5.根据权利要求4所述的帆船运动实况模拟训练台，其特征在于，还包括时钟控制单元，以设定不同的时间速率，使帆船运动实况模拟训练台慢速或快速动作。