-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Simulationsanlage mit einer austauschbaren Trainingsumgebung sowie ein Verfahren zum Austauschen einer Trainingsumgebung einer Simulationsanlage.
-
Es ist bekannt, Simulationsanlagen, die auch vereinfacht Simulator genannt werden, zur Simulation von Objekten wie Fahrzeugen, Flugzeugen oder Schiffen einzusetzen, beispielsweise um Personal im Umgang mit dem Objekt zu schulen. Um eine möglichst authentische Simulation zu erreichen, ist das Objekt möglichst originalgetreu nachzubilden. Das betrifft einerseits die Reaktion des simulierten Objekts auf Eingaben und Einwirkungen durch andere (simulierte) Objekte, aber andererseits auch die Nachbildung des Objekts an sich, wie zum Beispiel dessen Eingabevorrichtungen oder die räumliche Gestaltung der Arbeitsplätze. Diese gegenständliche Nachbildung des zu simulierenden Objekts wird auch als Trainingsumgebung bezeichnet. Sie ist spezifisch für das zu simulierende Objekt und kann bis zu mehrere Tonnen schwer sein.
-
Neben der Trainingsumgebung weist eine Simulationsanlage üblicherweise weitere Komponenten wie Anzeigevorrichtungen oder Bewegungssysteme auf, die bis zu einem gewissen Grad vom zu simulierenden Objekt unabhängig sind und somit zur Simulation verschiedener Objekte verwendet werden können. Es ist bekannt, objektunabhängige Komponenten einer Simulationsanlage beizubehalten und nur die objektspezifische Trainingsumgebung als Modul auszutauschen. Dazu wird die Trainingsumgebung auf Schienen rückseitig aus der Simulationsanlage herausgezogen und eine neue Trainingsumgebung eingefahren. Dies wird auch als „Roll On Roll Off” bezeichnet. Dabei ist es notwendig, hinter der Trainingsumgebung angeordnete Komponenten wie Elektronik oder einen Ausbilderplatz ebenfalls zu entfernen. Bei einem bewegten Simulator erfolgt der Austausch über eine Zugangsbrücke, über die auch Personen die Simulationsanlage betreten.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Simulationsanlage bereitzustellen, die kostengünstiger herstellbar ist und dennoch den Austausch der Trainingsumgebung ermöglicht. Außerdem soll ein entsprechendes Verfahren zum Austauschen einer Trainingsumgebung einer Simulationsanlage bereitgestellt werden.
-
Diese Aufgabe wird durch die Simulationsanlage nach Patentanspruch 1 und das Verfahren nach Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
-
Die Simulationsanlage weist eine Grundplattform und eine austauschbare Trainingsumgebung auf, wobei erfindungsgemäß die Trainingsumgebung vertikal austauschbar ist. Dies bedeutet, dass die Trainingsumgebung nicht horizontal aus der Simulationsanlage entfernt oder dorthin eingebracht wird, sondern vertikal, also beispielsweise herausgehoben und hineingehoben wird. Dazu kann beispielsweise ein Kran verwendet werden, der oftmals ohnehin in einer die Simulationsanlage beherbergenden Halle vorhanden ist.
-
Durch das vertikale Austauschen entfällt einerseits das für eine horizontale Bewegung notwendige Transportsystem, zum Beispiel eine Schiene mit zugehörigem Fahrwerk an der Trainingsumgebung, sowie auch ein System zur horizontalen Fixierung der Trainingsumgebung. Dadurch wird die gesamte Simulationsanlage leichter, sodass beispielsweise ein leistungsschwächeres und damit günstigeres Bewegungssystem verwendet werden kann, ohne das dynamische Verhalten des Simulators zu beeinträchtigen. Andererseits ist bei Verwendung des gleichen Bewegungssystems eine höhere Dynamik möglich. Zum anderen kann die Zugangsbrücke deutlich günstiger hergestellt werden, da sie nicht mehr die Belastung durch die Trainingsumgebung tragen können muss.
-
Die Mehrkosten, die durch den notwendigen Kran und eventuelle Modifikationen der Grundplattform entstehen, sind geringer als die Zusatzkosten, die bei herkömmlichen Wechselsystemen durch ein stärkeres Bewegungssystem, eine belastbarere Zugangsbrücke und das horizontale Transportsystem entstehen. Die erfindungsgemäße Simulationsanlage ist dadurch kostengünstiger herstellbar als bisherige Anlagen.
-
Im Rahmen dieses Dokuments beziehen sich die Begriffe horizontal und vertikal auf das Schwerefeld der Erde. Eine vertikale Bewegung ist also eine Bewegung auf den Erdmittelpunkt zu oder davon weg. Als vertikale Bewegung wird auch eine schräge Bewegung angesehen, die eine signifikante Komponente in vertikaler Richtung aufweist.
-
Bei vielen Simulatoren weist die Grundplattform einen Simulationsraum auf, der insbesondere einen geschlossenen oder annähernd geschlossenen Raum darstellt. Oftmals ist der Simulationsraum geschlossen und lichtdicht. Die Grundplattform ist dann beispielsweise eine Simulatorkapsel. In vorteilhafter Weise ist bei einer solchen Simulationsanlage ein demontierbarer Verschluss für eine Öffnung des Simulationsraums oberhalb der Trainingsumgebung vorgesehen. Die Öffnung befindet sich oberhalb der Trainingsumgebung, sodass diese vertikal ausgetauscht werden kann.
-
Bevorzugt weist die Simulationsanlage mindestens einen Projektor auf. Dieser dient in bekannter Weise dazu, ein simuliertes Bild auf einer Leinwand darzustellen. Das simulierte Bild gibt üblicherweise die Umgebung des simulierten Objekts wieder. In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist mindestens ein Projektor an der Trainingsumgebung angeordnet. Das bedeutet, dass der Projektor zusammen mit der Trainingsumgebung austauschbar ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn für die Simulation eines bestimmten Objekts ein spezieller oder zusätzlicher Projektor notwendig ist. Alternativ oder zusätzlich ist optional mindestens ein Projektor am Verschluss angeordnet, wenn ein Simulationsraum mit einem eine Öffnung verschließenden Verschluss vorhanden ist. Soll mit einer ausgetauschten Trainingsumgebung ein anderer oder zusätzlicher Projektor verwendet werden, so kann ein Austauschverschluss mit dem gewünschten Projektor zum Verschließen der Öffnung verwendet werden. Alternativ wird der gewünschte Projektor an dem Verschluss montiert, beispielsweise im Austausch gegen einen anderen Projektor.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung weist die Simulationsanlage einen Basisrahmen zur Aufnahme der Trainingsumgebung auf. Dieser Basisrahmen bildet eine Halterung für die Trainingsumgebung, an der diese befestigt werden kann. Damit ist eine einfache Ausrichtung der Trainingsumgebung in der Simulationsanlage möglich. Optional stellt der Basisrahmen nicht nur die mechanische, sondern auch die elektrische, elektronische oder signaltechnische Verbindung zwischen der Simulationsanlage und der Trainingsumgebung her. Bevorzugt erfolgt diese Verbindung automatisch über fest am Basisrahmen und der Trainingsumgebung angeordnete und zueinander korrespondierende Kontakte beziehungsweise Schnittstellen.
-
In vorteilhafter Weise verfügt die Simulationsanlage über eine vertikale Führung für die Trainingsumgebung. Damit lässt sich die Trainingsumgebung einfach positionieren. Bevorzugt ist die Führung an ihrem oberen Ende trichterförmig ausgebildet, um die Trainingsumgebung beim vertikalen Absenken automatisch zu zentrieren. Die vertikale Führung ist bevorzugt Teil des Basisrahmens.
-
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung weist die Simulationsanlage ein Bewegungssystem zum Bewegen der Grundplattform auf. Damit lässt sich die Grundplattform in eine zum simulierten Verhalten des Objekts passende Bewegung bringen. In vorteilhafter Weise lässt sich das Bewegungssystem auch zum vertikalen Austauschen der Trainingsumgebung verwenden. Beispielsweise wird die Grundplattform durch das Bewegungssystem soweit angehoben, dass die Trainingsumgebung an einem Transportsystem befestigt werden kann. Wird die Grundplattform dann abgesenkt, so wird die Trainingsumgebung aus der Simulationsanlage herausgehoben. Umgekehrt wird eine neue Trainingsumgebung durch Anheben der Grundplattform in die Simulationsanlage eingesetzt. In dieser Ausgestaltung kann ein einfaches Transportsystem verwendet werden, das selber keine Mittel zum Anheben oder Absenken einer Trainingsumgebung aufweist.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein System aus einer Simulationsanlage und einem Transportsystem für eine Trainingsumgebung. Das Transportsystem kann ein Kram sein, beispielsweise ein Deckenkran, bevorzugt mit einer Laufkatze und einem daran angeordneten Hubseil oder Hubwerk. Das Transportsystem kann auch ein einfaches Hubsystem ohne mechanische Hubfunktion sein, beispielsweise eine Kette an einem Rollfahrwerk. Ein solches hubfunktionsloses Transportsystem eignet sich zum Austausch der Trainingsumgebung insbesondere dann, wenn die Simulationsanlage über ein Bewegungssystem verfügt, das ausreichend Hub aufweist, um die Grundplattform unter der Trainingsumgebung weit genug für deren Transport abzusenken.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Austauschen einer Trainingsumgebung in einer Simulationsanlage mit einer Grundplattform. Dabei werden zunächst die Verbindungen zwischen der Trainingsumgebung und der Grundplattform gelöst, dann wird die Trainingsumgebung ausgetauscht und anschließend werden die Verbindungen zwischen der Trainingsumgebung und der Grundplattform hergestellt. Erfindungsgemäß erfolgt das Austauschen durch vertikales Anheben und Absenken der Trainingsumgebung.
-
Es liegt im Rahmen der Erfindung, optionale Merkmale, Merkmale verschiedener Ausgestaltungsformen und/oder Merkmale des nachfolgenden Ausführungsbeispiels miteinander zu kombinieren. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausgestaltungsform oder des Ausführungsbeispiels herangezogen werden, ohne dass alle anderen Merkmale ebenfalls übernommen werden müssten.
-
Die vorliegende Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt die einzige 1 eine Simulationsanlage mit einer vertikal austauschbaren Trainingsumgebung.
-
In der 1 ist eine Simulationsanlage 1 schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellt. Sie weist eine Grundplattform in Form einer Simulatorkapsel 2 auf, in der ein Basisrahmen 4 angeordnet ist. Der Basisrahmen 4 trägt eine austauschbare Trainingsumgebung 3 und einen Nutzabschnitt 5, der beispielsweise Platz für die Elektronik der Simulationsanlage und/oder eine oder mehrere Personen wie zum Beispiel Ausbilder bietet.
-
Oberhalb der Trainingsumgebung 3 weist die Simulatorkapsel 2 eine Öffnung auf, die durch einen demontierbaren Verschluss 8 verschließbar ist. An der Decke der Simulatorkapsel 2 ist ein optionaler Installationsbereich 6 für einen oder mehrere Projektoren vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Projektoren am Verschluss 8 oder der Trainingsumgebung 3 angeordnet sein. An ihrer vorderen Innenseite weist die Simulatorkapsel 2 eine Leinwand 7 auf, auf die ein simuliertes Umgebungsbild des simulierten Objekts projizierbar ist.
-
Ein Bewegungssystem 9 ist unterhalb der Simulatorkapsel 2 angeordnet, um diese in Bewegung zu versetzen. Ein beispielhaftes Bewegungssystem besteht aus einer Mehrzahl von Hydraulikzylindern, die eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung der Simulatorkapsel 2 in jeweils bis zu drei Dimensionen ermöglichen.
-
Der Zugang zur Simulatorkapsel 2 erfolgt über eine Zugangsbrücke 10 von der Rückseite der Simulatorkapsel 2 aus. Beim Betrieb der Simulationsanlage 1 wird die Zugangsbrücke 10 verfahren oder weggeklappt, um einen Lichtraum zu schaffen, in dem die Simulatorkapsel 2 ohne Gefahr einer Kollision bewegt werden kann.
-
Die Trainingsumgebung 3 ist spezifisch für ein zu simulierendes Objekt wie ein Landfahrzeug, ein Luftfahrzeug oder ein Schiff, um beispielsweise ein Cockpit oder einen Kontrollstand samt der Armaturen originalgetreu nachzubilden. Um nicht für jedes zu simulierende Objekt eine vollständige Simulationsanlage 1 bereitstellen zu müssen, ist die Trainingsumgebung 3 austauschbar, während die übrigen Komponenten wie die Simulatorkapsel 2 und das Bewegungssystem 9 weiterverwendet werden können.
-
Bei bisherigen Simulationsanlagen ist es üblich, die Trainingsumgebung rückwärtig über die Zugangsbrücke aus der Simulatorkapsel 2 hinaus und wieder hinein zu fahren, beispielsweise über ein Schienensystem oder ein Luftpolster. Dabei wird jedoch zwangsläufig auch der hinter der Trainingsumgebung liegende Nutzabschnitt verfahren und die Zugangsbrücke muss für die Traglast aus Trainingsumgebung und Nutzabschnitt ausgelegt sein.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden zum Austausch der Trainingsumgebung 3 in einem ersten Schritt die Kabelverbindungen zwischen der Grundplattform 2 und der Trainingsumgebung 3 gelöst. In einem zweiten Schritt werden die mechanischen Verbindungen zwischen der Grundplattform 2 und der Trainingsumgebung 3 gelöst, wobei die Schritte 1 und 2 auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden können. In einem dritten Schritt wird der Verschluss der Simulatorkapsel 2, oder allgemeiner ein Verschluss eines Simulationsraums der Simulationsanlage 1, gelöst. In einem vierten Schritt wird der Verschluss 8 abgenommen, beispielsweise mit einem Kran wie einem Hallenkran oder Deckenkran. In einem fünften Schritt wird der Verschluss abgelegt, beispielsweise neben der Simulationsanlage 1. Die Schritte drei bis fünf beschreiben das Demontieren des Verschlusses 8. In einem sechsten Schritt wird die Trainingsumgebung 3 vertikal aus der Simulationsanlage 1 herausgehoben.
-
Anschließend werden die Schritte 1 bis 6 in umgekehrter Reihenfolge mit einer zweiten Trainingsumgebung rückgängig gemacht, sodass die zweite Trainingsumgebung vertikal in die Simulationsanlage 1 abgesenkt und der Verschluss 8 montiert wird, bevor die Verbindungen zwischen der zweiten Trainingsumgebung und der Grundplattform 2 hergestellt werden. Bei einer offenen Grundplattform entfallen selbstverständlich die Schritte 3 bis 5.
-
In einer Alternative zu den Schritten 4 und 5 wird der Verschluss 8 nicht abgenommen, sondern verschoben und verbleibt somit bevorzugt an der Simulatorkapsel 2. Dabei kann der Verschluss 8 aus einem oder mehreren Verschlussteilen bestehen, wobei sich zwei oder mehr Verschlussteile bevorzugt gegeneinander veschieben lassen, insbesondere teleskopartig oder in verschiedene Richtungen. Bevorzugt sind Schienen an der Simulatorkapsel 2 (oder dem Simulationsraum) vorgesehen, entlang derer sich der Verschluss beziehungsweise ein oder mehrere Verschlussteile verschieben lassen. Durch die Verschiebung des Verschlusses oder von Verschlussteilen ist kein Kran notwendig, um den Verschluss 8 abzuheben, sodass die Trainingsumgebung 3 noch einfacher und schneller ausgetauscht werden kann. Ebenfalls möglich ist eine Kombination, sodass ein oder mehrere Verschlussteile entfernt und ein oder mehrere Veschlussteile verschoben werden, um den Zugang zur Trainingsumgebung 3 zu ermöglichen.
