DE1497753A1

DE1497753A1 - Segel-Simulator

Info

Publication number: DE1497753A1
Application number: DE19661497753
Authority: DE
Inventors: Bruce Duval; Rogor Waddington
Original assignee: TPI Ltd
Current assignee: TPI Ltd
Priority date: 1965-01-07
Filing date: 1966-01-07
Publication date: 1969-06-19
Also published as: GB1126351A; NL6600204A; FR1463274A; US3471943A; SE326325B; NO124815B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Segel-Simulator, also eine Vorrichtung zum Lehren der Segelkunst.

Während bisher das Segeln in erster Linie auf dem Wasser gelehrt werden musste, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Segel-Simulator zu schaffen, bei dem der Segelschüler die Kunst des Segeins erlernen kann, ohne ein Boot zu Wasser lassen zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch einen derart gelagerten Bootskörper, dass seine Richtung und seine Krängungsneigung veränderbar ist, durch eine Antriebsvorrichtung, die die Richtung des Bootskörpers in Abhängigkeit von einem Steuerruder ändert, durch eine Krängungsvorrichtung, die die Neigung des Bootskörpers in Abhängigkeit von einer Krängungssteuervorrichtung ändert, und durch eine Hauptsegelleine, die mit einer Belastung versehen ist.

Bei diesem Segel-Simulator steht dem Schüler für die Handhabung wie beim normalen Segeln, das Steuerruder, vorzugsweise eine Ruderpinne, und die Hauptsegelleine zur Verfügung. Mit dem Steuerruder kann er den Bootskörper wie beim Segeln in jede Richtung drehen, wobei er den Zug der Hauptsegelleine spürt.

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Die Belastung der Hauptsegelleine und das Krängen des Bootskörpers können durch entsprechende Steuervorrichtungen verändert werden. Vorzugsweise sind Krängungs- und Belastungssteuervorrichtungen zur Bedienung durch einen Instrukteur eingerichtet, der ein vielseitiges, individuell auf den Schüler eingerichtetes Programm durchführen kann. Bei einer anderen Ausführungsform kann auch eine automatische Bedienung der Steuervorrichtungen erfolgen.

Bei einer besonders einfachen Konstruktion ist der Bootskörper zur Änderung der Richtung um eine vertikale und zur Änderung der Krängungsneigung um eine Längsachse drehbar gelagert.

Um die Wirkungsweise des Steuerruders gegenüber derjenigen bei einem wirklichen Segelboot anzupassen, sind verschiedene Verfeinerungen wünschenswert. Erstens ist die Empfindlichkeit des Steuerruders vorzugsweise durch eine Empfindlichkeitssteuervorrichtung veränderbar, so dass die Drehgeschwindigkeit des Bootskörpers um die vertikale Achse für einen gegebenen Ausschlag bei angenommenen höheren Geschwindigkeiten grosser ist als bei angenommenen niedrigeren Geschwindigkeiten.

Bei einer günstigen Anordnung ist die Antriebsvorrichtung zum Hinundherdrehen des Bootskörpers um die vertikale Achse ein Motor, dessen Geschwindigkeit durch den Widerstand in einer Steuerschaltung verändert werden kann, wobei das Steuerruder einen veränderlichen Widerstand in der Steuerschaltung betätigt und ein weiterer veränderlicher Widerstand in der Schaltung, der zweckmässigerweise in Knoten geeicht ist, als Empfindlichkeitssteuervorrichtung dient. Um dem Schüler die angenommene Geschwindigkeit anzuzeigen, kann der Bootskörper mit einem auf die Empfindlichkeitssteuervorrichtung reagierenden Geschwindigkeitsmesser ausgestattet werden; oder es kann ein Ventilator mit veränderlicher Geschwindigkeit benutzt werden, um einen Windeffekt zu erzielen.

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Zweitens ist der Bewegungswiderstand des Steuerruders vorzugsweise veränderbar, um die Wirkung eines Wechsels der Geschwindigkeit und der Kursrichtung auf diese-n Widerstand vorzutäuschen. In einer für diesen Zweck geeigneten Anordnung ist das Steuerruder mit Belastungsfedern ausgestattet, die manuell durch den Instrukteur vorgespannt werden können.

Drittens wird, um die Wirkung von Windschatten und Wetter auf das Ruder vorzutäuschen, die nullstellung des Steuerruders, d.h. die Position, in der der Bootskörper nicht um die verti- | kale Achse rotiert, vorzugsweise veränderbar gestaltet» Wenn das Steuerruder einen veränderlichen Widerstand betätigt, wird dies "bequem durch Mittel erreicht, die den veränderlichen Widerstand relativ zum Steuerruder bewegen.

■Vorteilhafterweise ist die Krängungsvorrichtung mit dem Bootskörper durch eine elastische Kupplung verbunden, so dass der Grad der Krängung sowohl auf die Position des Schülers als auch auf die Krängungssteuervorrichtung reagiert. Durch diese 'Anordnung ist der Schüler in der Lage, durch Verlagerung seines Körpergewichts und, wenn angebracht, durch das Hinaushängen über den Dollbord, den Bootskörper balancieren zu helfenο

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Um der Realität am nächsten zu kommen, ist die Hauptsegelleine mit einem Ausleger verbunden, durch den sie, wie beim richtigen Segeln, belastet wird. Die Belastung soll vorzugsweise elastisch sein, so dass der Schüler den Ausleger bewegen kann, indem er an der Hauptsegelleine zieht. Vorteilhafterweise ist die elastische Belastung einstellbar und wegen der Größe der auftretenden Kräfte vorzugsweise elektrisch verstellbar. In einer bevorzugten Konstruktion wird der Ausleger von einem drehbar gelagerten Mast getragen und die Belastung geschieht über den Mast.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ausleger über eine Bahn von dereinen Seite des Bootskörpers zur anderen schwenkbar, mittels eines Motors auf jeden Punkt dieser Bahn einstellbar und aus dieser Stellung durch Zug an der Hauptsegelleine gegen die elastische Belastung zum Bootskörper hin bewegbar.

In der folgenden Beschreibung wird ein Ausführungsbeispiel eines Segel-Simulators gemäss der Erfindung im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Simulator in Draufsicht, Fig. 2 den Simulator in Seitenansicht,

Fig. 3 Antriebsmittel, die den Bootskörper des Simulators um seine vertikalen und Längsachsen bewegen,

Fig. 4 die Belastung für die Hauptsegelleine,

Fig. 5 Einzelheiten des Steuerruders in Draufsicht,

Fig. 6 den mit dem Steuerruder verbundenen elektrischen Stromkreis und

Fig. 7 die Auslegung der Schalttafel des Instrukteurs. ·

Der Simulator hat eine grosse kreuzförmige Basis 1, in deren Mitte ein drehbarer Balken 2 montiert ist, der einen beweglichen Bootskörper 3 trägt. Der Bootskörper ist an seinem Bug schwenkbar an einem Pfosten 4 an einem.Ende des Balkens 2 befestigt. Am Heck ist der Bootskörper mit einer Platte 5 verschraubt, die an einer horizontalen Welle 6 sitzt, die mit einer Antriebs-Riemenscheibe 7 über eine drehbare, elastische Kupplungseinheit 8 verbunden ist.

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■ Ml dem Balken § ist unter ä&ä Seele des l6otsk6rpiers §in r'3-versiSrbärer e^ektriseiiör iieiSEströäfiiÖiDf § angeordnet, der eine Spindelschräübe" 1Ö mit einer Ifetter^iitfieit än-fcreibt. Me Sehlihge eines stärken Drähtkäböls , dessen EiiäeÜ äh der ifluttereiiiheit festgefelöüai siM, führt um die FMr^gs scheiben 12» 13 und 14 lind diö AhtiiöBs~Siefflenicfi.öiBe 7, an deren ilmfang sie siGlier festgekiemiät is-fej mn. einen Sefilti|)f atisztiseiialten. Dureli die Hotation der Öpindelsciiraüfee lO Mtijels des Motors setzt die Miittereiöneit 11 das itäBel in Bewegung tind dreht den Bootskörper um seihe Lähgsaehöe. Ber Motor wird dtiröh eine Krängungssteuervorrichtuilg ah der Schalttafel 15 des Instrukteurs nach jeweils Beideh Hidhtuhgeh getrieteh. Durch diese Steuervorrichtung kann der Instrukteur den verlangten Öräd der Krängung nach Backbord oder steuerbord bis zu einer Grenze von 50° bewirken, bei der das Boot kentern würde. Diö elastische Kupplungseinheit 8 erlaubt es dem Schüler, die Krängung zu verringern, indem er seine Lage verändert und sich notfalls über den Dollbord hängt.

Ein bereiftes Antriebsrad 16, das am Ende des Balkens 2 befestigt ist und Antriebskontakt zur Fläche hat, auf der die Basis 1 steht, ist durch einen Riemenantrieb 17 mit einem zweiten elektrischen reversierbaren Gleichstrommotor 18 verbunden, der auf eine Ruderpinne 19 reagiert. Die Ruderpinne ist um eine vertikale Achse am Hinterteil des Hecks schwenkbar, so wie eine normale mit dem Ruder verbundene Ruderpinne. Das hintere Ende der Ruderpinne trägt ein Zahnrad 20, dessen Zentrum auf der Achse der Ruderpinne liegt. Ein kurzes Stück einer Gelenkkette 21, die um das Zahnrad 20 herumführt, ist an beiden Enden vermittels Federn 22 mit einer Gelenkkette 23 von ähnlicher Länge verbunden, die um ein Zahnrad 24 herumführt, das an einer festen (nicht veranschaulichten) Halterung über der Ruderpinne befestigt ist. Das Zahnrad 24 greift in ein kleines Ritzel 25 auf der Steuerwelle einer verstellbaren Widerstandseinheit 26 ein, die unter einem (Cräger 27 befestigt ist. Dieser Träger ist um eine Aohee schwenkbar, die gleichzeitig die Achse des Zahnrads 24 ist.

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Wii in figui* 6 gezeigt wird, fcesteht die verstellbare Widerstahäöeiiifiöit aus eiöem aus Draht gewiökelteii linearen Potentiometer, bei dem ein kleinei* ieü aus der Mitte der Wicklung ehtferüt ist» Die äussereri Enden der" Wicklung sind miteinander verbunden· Die Drehung der Welle durch das Hitäel 25 aus der Mittelläge ßeräüi in tiöidö Hiöiitungeii "bewirkt einen fortselireitend alanehmenden Widerstand*

Die Peläspule des Motors 18 wird mit gleichstrom von einem Satz (nicht veranschaulicht) von Silizium-Gleichrichtern versorgt. Die Änkerspule wird von diesem Grleichrichtersatz durch einen Thyristor-Kreis gespeist, der die verstellbare Widerstandseinheit 26 einschliesst. Eine zunehmende Bewegung der Ruderpinne aus ihrer neutralen Stellung bewirkt eine zunehmende Beschleunigung des Motors 18 durch zunehmende Verminderung des Widerstandes im Thyristor-Kreis, Entsprechend wird der Bootskörper um seine vertikale Achse mit einer Drehgeschwindigkeit getrieben, die von der Bewegung der Ruderpinne abhängt. Ein reversierbarer Mikroschalter, der durch eine Nockenscheibe 12? auf der Welle der veränderbaren Widerstandseinheit 26 betätigt wird, reversiert die Ankeranschlüsse des Motors, wenn der Kontaktarm 28 durch die Neutralstellung fährt. Entsprechend hängt die Richtung, in welche der Bootskörper durch den Motor 18 gedreht wird, von der Richtung ab, in der die Ruderpinne bewegt wird, so wie beim Steuern auf dem Wasser.

Auf der Schalttafel 15 ist ein Einstellwiderstand 29 in Reihe mit der Widerstandseinheit 26 verbunden. 'Er wird betätigt durch einen mit der Bezeichnung "KNOTEN" versehenen Knopf, dem eine in Knoten aufgeteilte Skala zugeordnet ist. Vermittels dieses Knopfes kann der Instrukteur die Empfindlichkeit des Systems variieren, so dass bei höher angenommenen Geschwindigkeiten eine grössere Drehgeschwindigkeit für die gegebene Bewegung der Ruderpinne erreicht wird als bei niedriger angenommenen Geschwindigkeiten.

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Neben dem Sitz 30 des Instrukteurs befinden sich, zwei Hebel 31 und 32, τοη denen Bowdenzüge 33 und 34 zu mit der Ruderpinne verbundenen Zugfedern 35 und 36 führen. Durch die Betätigung der Hebel 31 und 32 ist es dem Instrukteur möglich, Wechsel im Bewegungswiderstand der Ruderpinne vorzutäuschen, wie sie beim normalen Segeln vorkommen. Indem der Instrukteur den "KNOTEN"-Knopf auf die Markierung "rückwärts" dreht, kann er bei der Unterweisung in bestimmten Manö-^vern die Abhängigkeit des Bootskörpers von der Ruderpinne umkehren. In dieser Einstellung des Knopfes betätigt eine Nooke 127 am Widerstand einen Umschalter für den Motor 18. \

Auf den drehbar gelagerten Träger 27 wurde bereits hingewiesen. Dieser Träger ist durch ein durch ein Glied 38 an ihm befestigtes Betätigungselement 37 um seinen Drehpunkt bewegbar. Dieses Betätigungselement wird durch einen als "Wetter-Ruder" markierten Schalter an der Schalttafel 15 gesteuert. Der Schalter besitzt eine zentrale Aus-Stellung und zwei entgegengesetzt wirkende Lauf-Stellungen P und S.. Mit diesem Schalter kann der Instrukteur die Widerstandseinheit 25 relativ zum Zahnrad 24 verstellen und dadurch die neutrale Stellung der Ruderpinne verändern, um die Wirkung von Windschatten und Wetter auf das Steuerruder zu ändern. Ein Meßgerät 39 an der Schalttafel 15 ist dafür vorgesehen und geeicht, die eingestellte Grosse von Windschatten- oder Wetterwirkung auf das Steuerruder anzuzeigen.

Eine Hauptsegelleine 40 ist mit einem Ausleger 41 verbunden, der an einem Mast 42 befestigt ist, der, wie hier gezeigt, ein kurzer Mast sein kann, oder bei genügender Raumhöhe, ein Mast von normaler länge. Dieser Mast ist drehbar gelagert und hat ein Antriebsrad 43, das mit einer Zahnstange 44 in Eingriff steht, welches an einem Kolben angebracht ist; dieser reicht bis in ein Rohr 46 hinein und endet in einem Auflager 47. Starke Federn 48 und 49 drücken das Auflager 47 gemeinsam in eine zentrale Lage innerhalb des Rohres 46. An dem der Zahnstange 44

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gegenüberliegenden Ende ist das Rohr 46 mit einer Schraubenmutter 48 versehen, die mit einer Führungsschraube 49 in Ein- . griff steht, welche durch einen Motor 50 drehbar ist. Der Motor 50 hat eine Gesehwindigkeitsänderungs- und eine reversier-' bare Schaltung ähnlich wie der Motor 18, aber ohne Empfindlichkeitssteuervorrichtung. Geschwindigkeit und Richtung des Motors werden durch einen "AUSLEGER"-Knopf an der Schalttafel 15 gesteuert, und durch diesen Knopf kann der Instrukteur den Ausleger um jeden verlangten Wert nach backbord oder steuerbord schwenken, der durch ein geeichtes Meßgerät 141 angezeigt wird. Durch Ziehen an der Hauptsegelleine ist der Schüler in der Lage, den Ausleger einwärts gegen die Feder 48 oder die Feder 49 zu ziehen, je nachdem ob der Ausleger nach backbord oder nach steuerbord liegt.

Der Auslegermotor 50 und die zugehörigen Mechanismen sind durch ein Schott im Bug des Bootskörpers verborgen, und der Mechanismus zur Drehung des Bootskörpers um seine zwei Achsen ist von einem Gehäuse 51 und 52 umschlossen.

Tragstäbe für die verschiedenen Komponenten und dergleichen Gegenstände wurden in den Zeichnungen einfachheitshalber ausgelassen.

Mit dem an Hand der Zeichnungen hier beschriebenen Segel-Simulator wird es einem Schüler ermöglicht, die primären Grundzüge des Segeins unter der Leitung eines Instrukteurs zu erlernen und zu praktizieren, indem der Instrukteur die Schalttafel und die Hebel 31 und 32 bedient, um die hauptsächlichen Wirkungen. ■ der Handlungen des Schülers zu demonstrieren.

Q Offensichtlich können verschiedene Abweichungen von der hier

^ beschriebenen Konstruktion gemacht werden, ohne von dem Umfang

N) der Erfindung abzugehen. Zum Beispiel kann die Belastung für die

^ Hauptsegelleine - mit einem weniger der Wirklichkeit entspre-

•° chenden Ergebnis - durch· eine einfache Spannfeder bewirkt wer-

¹^ den. Ebenso könnten hydraulische Motoren und Steuervorrichtungen ^CT an Stelle der beschriebenen elektrischen verwendet werden.

Claims

Patentansprüche

1. Segel-Simulator, gekennzeichnet durch einen derart gelagerten Bootskörper, dass seine Richtung und seine Krängungsneigung veränderbar ist, durch eine Antriebsvorrichtung, die die Richtung des Bootskörpers in Abhängigkeit von einem Steuer-· ruder ändert, durch eine Krängungsvorrichtung, die die Neigung des Bootskörpers in Abhängigkeit von einer Krängungssteuervorrichtung ändert, und durch eine Hauptsegelleine, die mit einer Belastung versehen ist.

2. Segel-Simulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bootskörper zur Änderung der Richtung um eine vertikale und zur Änderung der Krängungsneigung um eine Längsachse drehbar gelagert ist.

3. Segel-Simulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerruder eine Ruderpinne ist.

4. Segel-Simulator nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, dass die Empfindlichkeit, mit der das Steuerruder die Richtungsänderungs-Antriebsvorrichtung beeinflusst, veränderbar ist.

5. Segel-Simulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung ein Motor mit einer Steuerschaltung ist und ein veränderbarer Widerstand in der Steuerschaltung als Empfindlichkeitssteuervorrichtung dient.

6. Segel-Simulator nach einem der Ansprüche 1 - 5> dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerruder durch eine veränderbare Belastungsvorrichtung derart belastet ist, dass dessen Bewegungswiderstand veränderbar ist.

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7. Segel-Simulator nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vortäuschung der Wirkung von Windschatten und Wetter auf das Ruder dessen Nullstellung veränderbar ist.

8. Segel-Simulator nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung ein Motor ist, der in Abhängigkeit von einem veränderbaren, durch das Steuerruder betätigten Widerstand steht und die Nullstellung des Steuerruders durch Verstellung des veränderbaren Widerstandes relativ zum Steuerruder veränderbar ist.

9. Segel-Simulator nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Krängungsvorrichtung durch einen Motor angetrieben ist.

10. Segel-Simulator nach einem der Ansprüche 1-9» dadurch gekennzeichnet, dass die Krängungsvorrichtung mit dem Bootskörper durch eine elastische Kupplung verbunden ist.

11. Segel-Simulator nach einem der Ansprüche 1 -10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsegelleine mit einem Ausleger verbunden ist, über den sie belastet wird.

12. Segel-Simulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger an einem drehbar gelagerten Mast befestigt ist, und die Belastung über den Mast ,geschieht.

13. Segel-Simulator nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung der Segelleine eine elastische Belastung ist.

14. Segel-Simulator nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Belastung einstellbar ist.

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is. Segel-Simulator nach Anspruch. 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung durch einen Motor verstellbar ist.

16. Segel-Simulator nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung von einer Belastungssteuervorrichtung abhängig ist.

17. Segel-Simulator nach einem der Ansprüche 11 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger über eine Bahn von der einen Seite des Bootskörpers zur anderen schwenkbar, mittels ä eines Motors auf jeden Punkt dieser Bahn einstellbar und aus dieser Stellung durch Zug an der Hauptsegelleine gegen die elastische Belastung zum Bootskörper hin bewegbar ist.

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