FR2696859A1 - Système de génération de mouvements pour simulateurs. - Google Patents
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Abstract
Système permettant la mise en mouvement de sièges, rangées de sièges et plate-formes pour simulateurs. L'invention concerne un système permettant de générer à l'aide d'actuateurs pneumatiques "souples", des mouvements qualitativement semblables à ceux générés par les actuels dispositifs pour simulateurs, dispositifs utilisant généralement des fluides hydrauliques. L'actuateur pneumatique "souple" 1a, est relié d'une part à l'embase 2a et d'autre part au support mobile 3. L'embase 2a et le support mobile 3 sont eux-mêmes reliés par une articulation 4. L'actuateur pneumatique "souple" 1a se dilatant de façon constante et proportionnelle, entraine le déplacement du support mobile 3 qui pivote alors autour de l'articulation 4. L'observateur 6 se verra animé d'un mouvement de tangage généré par les modifications de volume de l'actuateur pneumatique "souple" 1a lors d'émission ou d'expulsion d'air comprimé dans le tuyau 5a. Le système selon l'invention est destiné à générer des mouvements pour simulateurs, particulièrement pour une utilisation dans le domaine des loisirs.
Description
La présente invention a pour objet un système permettant la mise en mouvement de sièges, rangées de sièges et plate-formes, c'est-à-dire de doter ces éléments de mouvements tels que tanguage, roulis, translation verticale ou autres, dans le but de synchroniser ces mouvements à la projection d'une série d'images animées, constituant ainsi des dispositifs destinés à la simulation.
Les appareils nommés simulateurs sont destinés principalement à l'entraînement de pilotes d'avions.
Ces simulateurs sont connus depuis de nombreuses années et permettent à des apprentis pilotes d'effectuer des manoeuvres de pilotage dans des conditions en tous points semblables à des conditions réelles, et ce sans risque, tant pour le pilote que pour l'appareil.
D'autres types de simulateurs sont par ailleurs utilisés pour, par exemple, l'apprentissage du pilotage d'automobiles, d'hélicoptères, etc.
Les simulateurs conçus pour reconstituer les conditions de mouvements aériens sont techniquement les plus complexes. Ce sont ceux qui doivent en fait simuler le plus grand nombre de mouvements différents et la plus grande diversité d'amplitudes et d'accélérations.
Ils sont généralement constitués d'une cabine dans laquelle prend place le pilote, cabine équipée d'un dispositif permettant à celui-ci, à l'aide d'équipements semblables à ceux d'une cabine de pilotage réelle, d'agir sur des actuateurs hydrauliques capables d'animer la cabine du simulateur.
La cabine est par ailleurs munie d'un "pare brise" au travers duquel le pilote peut voir des images animées projetées sur un écran. De nos jours, ces images sont généralement générées par un ordinateur simulant les évolutions d'un véhicule en mouvement.
C'est la corrélation correcte entre les mouvements effectués par l'apprenti pilote, à l'aide des commandes agissant sur les vérins hydrauliques, avec ceux générés sur l'écran de projection par l'ordinateur qui constitue l'exercice de simulation permettant l'apprentissage. L'ordinateur est par ailleurs chargé de surveiller et d'analyser la cohérence de cette corrélation.
Il s'agit donc là d'une relation homme-machine qui peut être qualifiée "d'interactive" puisque la machine propose à l'homme des images auxquelles il doit "réagir" en manipulant des appareils générateurs de mouvements physiques.
Il existe aussi des appareils, parfois nommés "simulateurs" et parfois "cinémas dynamiques", dont l'usage est exclusivement destiné au domaine des loisirs.
Les premiers simulateurs à usage de loisirs sont apparus sur le marché il y a une dizaine d'années environ et cette apparition a eu pour origine un "transfert" de technologie. Ceci par l'utilisation à fins ludiques de la cabine et du système d'animation physique d'un simulateur originellement destiné à usage d'apprentissage. Les mouvements de la cabine accueillant des spectateurs furent synchronisés à ceux d'une projection de film, lequel film fut lui, réalisé en plaçant une caméra de prises de vues cinématographiques sur un avion, la caméra filmant le point de vue du pilote.
Il s'agit dans ce cas d'une relation homme-machine qui peut être qualifiée de "passive" puisque dès lors qu'il perçoit physiquement les mouvements de la cabine synchronisés à ceux du film, l'homme reçoit des informations auxquelles il ne peut "réagir" de façon "active".
Depuis ce temps, un certain nombre de simulateurs à usage de loisirs à vu le jour, exploitant tant des sujets de films les plus divers : prises de vues en voiture de course, prises de vues à ski, prises de vues sous-marines, etc., qu'exploitant des dispositifs d'animation de caractéristiques techniques relativement différentes.
Les différences en matière de caractéristiques techniques sont principalement de deux natures, l'une portant sur la technique de projection d'images : videoprojection, projection de film 35mm et 70mm à 24 images par seconde, et 70mm à 40 ou 60 images par seconde. Ces options de "format" de projection correspondant aux choix des constructeurs dans le but de proposer à leurs clients des options visuelles qualitativement différentes.
L'autre différence en matière de caractéristiques techniques porte sur la notion "d'habitacle" destiné à accueillir le public, et ce, indépendamment du format de projection choisi.
Le choix de type "d'habitacle" correspond à un choix entre deux types d'habitacle différents.
Le premier type correspond à la tradition des "cabines de pilotage", c'est-à-dire que les spectateurs assis à l'intérieur de l'habitacle perçoivent l'image soit au travers du "pare brise" soit sur un écran intérieur à l'habitacle et perçoivent les mouvements physiques par l'intermédiaire des mouvements effectués par l'habitacle puisque c'est celui-ci qui est animé des mouvements générés par les actuateurs hydrauliques.
Des appareils de ce type sont disponibles sur le marché en des versions permettant des capacités d'une douzaine de places minimum à une soixantaine de places maximum et ce avec des "formats" de projection d'images allant de la videoprojection à la projection de film 35mm. Les projections de définition qualitativement supérieure ne sont pas techniquement possibles dans cette configuration là, principalement du fait que plus la vitesse de défilement du film est grande, plus il est difficile d'intégrer le volume occupé par le film dans la zone technique de la cabine.
Des capacités inférieures à une douzaine de places ne permettent généralement pas une rentabilité convenable du simulateur, et des capacités supérieures à soixante places représentent un tel poids, cabine et public, que l'animation d'une telle masse nécessite une installation mécanique et hydraulique extrêmement complexe et coûteuse.
Le choix de ce type d'habitacle condamne donc les exploitants de ces simulateurs à des faibles débits, peu conformes aux nécessités du marché des loisirs, c'est pourquoi, depuis les trois dernières années environ, c'est le choix du second type d'habitacle qui semble prédominer.
I1 s'agit d'un habitacle semblable dans son principe à celui de salles de cinéma traditionnelles, permettant donc des capacités d'accueil de public considérablement supérieures à l'habitacle de type cabine.
Un habitacle, ou salle, permettant d'accueillir des capacités allant jusqu'à plusieurs centaines de personnes ne pouvant toutefois être physiquement animé, ce sont, dans cette configuration, les sièges qui sont animés.
L'animation des sièges s'effectue elle aussi sous plusieurs formes selon les choix des constructeurs : sièges animés individuellement, sièges animés par rangées de deux, huit, dix ou douze sièges, etc.
L'ensemble de ces choix, tant pour l'animation de la cabine, que siège par siège, ou par rangée de sièges possède comme caractéristique commune que les mouvements d'animation sont générés par des actuateurs hydrauliques.
Si les techniques d'animation an mat in à base de technologie hydraulique sont éprouvées depuis de nombreuses années et sont généralement considérées comme fiables et efficaces, elles ne sont pas sans présenter quelques inconvénients.
Sur un plan général, ce type de technologie est coûteux et peut présenter des dangers pour le public du fait des pressions généralement très élevées existant dans le circuit hydraulique.
D'autre part, tout circuit utilisant des fluides étant susceptible de comporter des fuites, il existe un risque important de pollution, tant pour les matériaux décoratifs de la salle que pour les spectateurs.
La technologie hydraulique n'a toutefois jamais été remplacée par une technologie pneumatique, pourtant sans risque pour le public, moins coûteuse à mettre en oeuvre et non polluante, ceci en raison d'un phénomène spécifique à l'air comprimé.
L'air possède entre autres caractéristiques, la particularité d'être relativement élastique. Ainsi, contrairement aux fluides utilisés dans les pistons hydrauliques, lorsque l'on injecte de l'air comprimé à débit lent dans un circuit alimentant un piston pneumatique, celui-ci va réagir différemment d'une part selon le diamètre même du piston et, d'autre part, selon la nature mécanique de la charge qu'il devra mouvoir.
Il est ainsi courant d'observer qu'à pression constante et débit constant, l'élément mis en mouvement par un piston pneumatique se verra soumis à des variations de vitesse observables entre le début et la fin de sa course, effectuant souvent et indépendamment des variations observables entre le début et la fin de sa course, d'indésirables mouvements saccadés, particulièrement lors d'utilisation à faible débit.
L'apparition de nouveaux composants pneumatiques industriels permet, de par leur nature particulière, l'invention de dispositifs capables d'animer sièges, banquettes ou plate-formes pour simulateurs de mouvements qualitativement semblables à ceux générés par les actuels dispositifs pour simulateurs, dispositifs utilisant exclusivement des fluides hydrauliques pour générer les mouvements.
Ces composants, tels que, par exemple, le "airstroke" (marque déposée) de la société Firestone (marque déposée), parfois nommés vérins ou actuateurs "souples", sont composés principalement d'une enveloppe élastique, généralement réalisée en caoutchouc et de deux pièces métalliques permettant l'attache du composant et son alimentation en air comprimé.
La nature même du composant, de par sa capacité à s'expanser identiquement sur la quasi totalité de son volume, permet, lorsque l'on y injecte de l'air comprimé, de générer des mouvements qualitativement comparables à ceux des pistons hydrauliques, à savoir des mouvements lents ou rapides mais souples et constants, quel que soit le débit du fluide injecté et quelle que soit la nature de la charge à faire mouvoir.
La présente invention à pour but de supprimer les inconvénients liés à l'utilisation habituelle de la technologie hydraulique, permettant ainsi de réaliser des dispositifs d'animation pour simulateurs sans risques pour le public, non polluants, et ce, à des coûts inférieurs aux coûts habituels.
Le système selon l'invention permet de générer des mouvements dranimation de sièges, rangées de sièges et plateformes pour simulateurs.
La particularité de l'invention réside dans l'utilisation d'actuateurs pneumatiques "souples" pour générer les mouvements nécessaires à l'animation des sièges, rangées de sièges et plate-formes pour simulateurs.
Dans toutes les variantes du système selon l'invention, les actuateurs pneumatiques "souples" sont utilisés conjointement à des éléments mécaniques pour générer des mouvements destinés à animer les sièges, rangées de sièges et plate-formes pour simulateurs.
La figure 1 représente schématiquement une vue de côté d'un dispositif particulier selon l'invention où l'actuateur pneumatique "souple" la est attaché d'une part à l'embase 2a et d'autre part au support mobile 3. L'embase 2a et le support mobile 3 sont reliés par une articulation 4.
Dans cette configuration, l'embase 2a est fixe. L'actuateur pneumatique "souple" la se dilatant de façon progressive, sans à-coups et proportionnelle à une émission d'air comprimé dans le tuyau 5a, entraîne le déplacement du support mobile 3 qui pivote alors autour de l'articulation 4.
Dans cette figure, un observateur 6 est assis sur un siège 7 attaché sur le support mobile 3.
L'observateur 6 se verra animé d'un mouvement de tangage généré par les modifications de volume de l'actuateur pneumatique "souple" la lors d'émission ou d'expulsion d'air comprimé dans le tuyau 5a.
La figure 2 représente schématiquement une vue de face d'un dispositif particulier selon l'invention où l'actuateur pneumatique "souple" lb est attaché d'une part à l'embase 2a et d'autre part au support mobile 3. L'embase 2a et le support mobile 3 sont reliés par une articulation 4.
Dans cette configuration, l'embase 2a est fixe. L'actuateur pneumatique "souple" lb se dilatant de façon progressive, sans à-coups et proportionnelle à une émission d'air comprimé dans le tuyau 5b, entraîne le déplacement du support mobile 3 qui pivote alors autour de l'articulation 4. Dans cette figure, un siège 7 est attaché sur le support mobile 3.
Le siège 7 se verra animé d'un mouvement de roulis généré par les modifications de volume de l'actuateur pneumatique "souple" lb lors d'émission ou d'expulsion d'air comprimé dans le tuyau 5b.
La figure 3 représente schématiquement une vue axonométrique d'un dispositif particulier selon l'invention, combinant les dispositifs correspondant aux figures 1 et 2, où un siège 7 est animé de mouvements de tangage et de roulis générés par les modifications de volume des actuateurs pneumatiques "souples" la et lb lors d'émission ou d'expulsion d'air comprimé dans les tuyaux 5a et 5b.
Dans cette figure, les actuateurs pneumatiques "souples" la et lb génèrent, lors d'émission ou d'expulsion d'air comprimé dans les tuyaux 5a et 5b, des mouvements de tangage et de roulis entraînant ainsi le déplacement du support de siège mobile 3 autour de l'articulation 4, attachée à une extrêmité au support 3 et, à l'autre extrêmité à l'embase 2a qui est fixe.
La figure 4 représente schématiquement une vue de côté d'un dispositif particulier selon l'invention où l'actuateur pneumatique "souple" îc est attaché d'une part à l'embase 2a et d'autre part à l'embase 2b.
Dans cette configuration, l'embase 2a est une embase mobile et l'embase 2b est fixe.
Dans cette configuration, l'actuateur pneumatique "souple" îc est de forme annulaire, permettant ainsi le passage en son centre d'un axe de guidage vertical 8a.
L'actuateur pneumatique "souple" lc se dilatant de façon progressive, sans à-coups et proportionnelle à une émission d'air comprimé dans le tuyau 5c, entraine le déplacement de l'embase 2a qui s'élève alors le long d'un axe de guidage vertical 8a.
Dans cette figure, un siège 7 est attaché sur la partie supérieure de l'embase 2a.
Le siège 7 se verra animé d'un mouvement de translation verticale généré par les modifications de volume de l'actuateur pneumatique "souple" îc lors d'émission ou d'expulsion d'air comprimé dans le tuyau 5c.
La figure 5 représente schématiquement une vue de face d'un dispositif particulier selon l'invention où l'actuateur lb a été éloigné de l'articulation 4 et placé à une distance telle qu'elle permette au support mobile 3 d'être de proportions suffisantes pour supporter plusieurs sièges, soit dans cet exemple, les sièges 7a, 7b, 7c et 7d.
Dans cette configuration, l'actuateur pneumatique "souple" lb est attaché d'une part au support mobile 3 et, d'autre part, à un autre actuateur pneumatique "souple" lb' lui-même attaché sur l'embase 2 qui est fixe, de façon à compenser la perte de déplacement angulaire due à l'éloignement de l'actuateur pneumatique "souple" lb de l'articulation 4.
La figure 6 représente schématiquement une vue de côté d'un dispositif particulier selon l'invention où l'actuateur pneumatique "souple" la est disposé selon une configuration semblable à celle décrite pour la figure 1, c'est-à-dire attaché d'une part à l'embase 2a qui est fixe et, d'autre part, au support mobile 3. L L'embase 2a et le support mobile 3 étant eux-mêmes reliés par une articulation 4.
Dans cette configuration, un actuateur pneumatique "souple" laa est disposé symétriquement à l'actuateur pneumatique "souple" la par rapport à l'articulation 4.
Dans cette configuration, lorsque l'actuateur pneumatique "souple" la se remplit d'air comprimé, l'actuateur pneumatique "souple" laa se vide et inversement permettant ainsi une stabilité mécanique plus grande au dispositif selon l'invention.
La figure 7 représente schématiquement une vue de côté d'un dispositif particulier selon l'invention où l'actuateur pneumatique "souple" la est attaché à l'embase 2a qui est fixe.
L'actuateur pneumatique "souple" la se dilatant de façon progressive et sans à-coups lors d'une émission d'air comprimé dans le tuyau 5a, entraîne le déplacement de l'axe mobile vertical 8b entrainant par l'intermédiaire des articulations 4b et 4bb, le déplacement du support mobile 3 qui pivote alors autour de l'articulation 4.
La figure 8 représente schématiquement une vue axonométrique d'un dispositif particulier selon l'invention, où un support mobile 3 est animé de mouvements de tangage, de roulis et de translation verticale générés par les modifications de volume des actuateurs pneumatiques "souples" la, lb et lc lors d'émission ou d'expulsion d'air comprimé dans les tuyaux 5a, 5b et 5c. Dans cette configuration, les actuateurs pneumatiques "souples" la, lb et lc entraînent le déplacement des axes mobiles verticaux 8b, 8c et 8d, qui, par l'intermédiaire des articulations 4b, 4c et 4d, entraînent à leur tour les axes mobiles 8bb, 8cc, Bdd. Les axes mobiles 8bb, 8cc, 8dd, entraînés selon les proportions respectives et combinées de plénitude ou de vide des actuateurs la, lb et lc, génèrent des effets de tangage, roulis et translation verticale du support mobile 3 par l'intermédiaire des articulations 4bb, 4cc et 4dd.
Claims (10)
1. Système permettant de générer des mouvements d'animation de sièges, rangées de sièges et plate-formes pour simulateurs, caractérisé en ce qu'il utilise pour leur mise en mouvement des actuateurs pneumatiques "souples" composés principalement d'une enveloppe élastique, permettant à ce composant de s'expanser de façon souple et constante, lorsque l'on y injecte de l'air comprimé.
2. Système selon revendication 1, caractérisé en ce que l'actuateur pneumatique "souple" (la) est relié d'une part à une embase fixe (2a) et d'autre part à un support mobile (3) portant un siège (7) dans le sens longitudinal ou transversal, l'embase (2a) et le support mobile (3) étant reliés par une articulation (4), un tuyau (5a) d'émission ou d'expulsion d'air comprimé étant relié à l'actuateur pneumatique de sorte que le siège est animé d'un mouvement de tangage ou de roulis généré par les modifications de volume de l'actuateur pneumatique "souple" (la) lors d'émission ou d'expulsion d'air comprimé dans le tuyau (5a).
3. Système selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des articulations peuvent être utilisées conjointement avec les actuateurs pneumatiques "souples" pour générer les mouvements destinés à animer les sièges, rangées de sièges et plate-formes pour simulateurs.
4. Système selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que plusieurs éléments mécaniques peuvent être utilisés conjointement aux actuateurs pneumatiques "souples" pour générer les mouvements destinés à animer les sièges, rangées de sièges et plate-formes pour simulateurs.
5. Système selon revendications 1 à 4, caractérisé en ce que un ou plusieurs actuateurs pneumatiques "souples" peuvent être utilisés pour chacun des axes de mouvement en un point unique par rapport à une articulation.
6. Système selon revendications 1 à 4, caractérisé en ce que un ou plusieurs actuateurs pneumatiques "souples" peuvent être utilisés pour chacun des axes de mouvement en des points opposés par rapport à une articulation.
7. Système selon revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux actuateurs pneumatiques (la, lb) disposés entre l'embase fixe et le support mobile de manière à générer, à la fois un mouvement de tangage et un mouvement de roulis.
8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support mobile porte plusieurs sièges (7a, 7b, 7c, 7d), l'actuateur pneumatique étant disposé à distance de l'articulation (4).
9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un axe mobile vertical (8b) monté entre deux articulations (4b, 4bb), l'émission d'air comprimé dans le tuyau (5a) entraînant le déplacement de l'axe (8b) qui entraîne, à son tour, le déplacement du support mobile (3) pivotant alors autour de l'articulation (4).
10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte trois actuateurs pneumatiques (la, lb, lc) fixés d'une part, à l'embase fixe et d'autre part, au support mobile (3) par l'intermédiaire de trois paires d'axes mobiles verticaux (8b, 8bb; 8c, 8cc; 8d, 8dd) reliés entre eux par des articulations (4b, 4c, 4d) et au support mobile par des articulations (4bb, 4cc, 4dd).
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