[发明专利]一种用于帆船驾驶训练的模拟船舵装置

说明书

本发明公开了一种用于帆船驾驶训练的模拟船舵装置，包括固定板、可变阻尼装置、操纵连杆、驱动装置、张紧装置、电信号反馈装置，固定板设置在供模拟驾驶用的帆船船尾，固定板表面设置有可变阻尼装置，可变阻尼装置包括螺旋滑槽转筒和模拟舵轴，螺旋滑槽转筒用于改变模拟舵轴转动所受阻力矩；操纵连杆设置在模拟舵轴上端，用于转动模拟舵轴并将模拟舵轴的阻力矩传递给操作者；驱动装置用于驱动螺旋滑槽转筒，将电信号转化为螺旋滑槽转筒的角度；张紧装置用于保证同步带与螺旋滑槽转筒间具有足够摩擦力；电信号反馈装置用于将模拟舵轴的角度信息和螺旋滑槽转筒的极限位置信息转化为电信号。

技术领域

本发明属于驾驶模拟领域，尤其涉及一种阻尼可调节的帆船驾驶训练用摩擦式模拟船舵装置。

背景技术

帆船运动是一项水上运动项目。运动员操作风帆与舵柄等设备，利用自然风力使帆船前进，在行驶的过程中，充分利用风、浪的影响。在对帆船运动进行驾驶模拟时，主要考虑三个方面，即分别对船帆、船舵和体重分配的控制。运动员通过拉动帆绳改变船帆的迎风面积和方向，为帆船航行提供航行动力，并在稳向板和运动员自身的体重分配作用下保持帆船的平衡。小型帆船的船舵一般布置在船尾，并有连接在舵杆上的舵柄和操作杆，其中舵叶是一种小展弦比的翼状或平板结构。水流作用在舵叶上的力可以分为沿着流体流动方向的舵阻力和垂直于流体流动方向的舵升力。运动员通过操作杆使舵杆转动，改变舵叶与船体主轴线的夹角，使舵升力和舵阻力发生变化，舵升力对于船舯产生转舵力矩，使帆船转向。

传统帆船运动的训练在水中进行，但水上训练有一定的危险性，且对场地和天气有较苛刻要求。而对帆船运动进行驾驶模拟，使用的方法一般是对真帆船改造，结合运动视景仿真，让运动员在陆地上进行练习。由于水上与陆地环境的差异，模拟驾驶用船的舵叶上不会受随舵叶角度和水流大小而变化的力，使运动员在操作船舵时很难得到较真实的力反馈，影响运动员对自身驾驶状态和驾驶策略的判断。

此外，在使用真船的船舵进行训练的过程中，舵杆的角度信息不能被计算机读取以形成有效反馈，运动和视景模拟系统无法根据使用者的操作作出实时变化，降低帆船训练的真实性。

发明内容

为解决上述技术问题，保证在进行帆船驾驶模拟时，船舵可以根据操作者的动作给予操作者实时的力反馈，并保证将舵杆的角度信息实时发送给计算机系统，本发明提出了一种用于帆船驾驶训练的模拟船舵装置，包括固定板、可变阻尼装置、操纵连杆、驱动装置、张紧装置、电信号反馈装置，所述固定板设置在供模拟驾驶用的帆船船尾，所述固定板表面设置有可变阻尼装置，所述可变阻尼装置包括螺旋滑槽转筒和模拟舵轴，所述螺旋滑槽转筒用于改变所述模拟舵轴转动所受阻力矩；所述操纵连杆设置在所述模拟舵轴上端，用于转动所述模拟舵轴并将所述模拟舵轴的阻力矩传递给操作者；所述驱动装置用于驱动螺旋滑槽转筒，将电信号转化为所述螺旋滑槽转筒的角度；所述张紧装置用于保证所述同步带与所述螺旋滑槽转筒间具有足够摩擦力；所述电信号反馈装置用于将所述模拟舵轴的角度信息和所述螺旋滑槽转筒的极限位置信息转化为电信号。

优选地，所述可变阻尼装置包括模拟舵轴、轴承端盖、滚动轴承、上固定架、直槽内筒、螺旋滑槽转筒、上压板、压力弹簧、下压板、摩擦板、紧端限位拨杆、松端限位拨杆、下固定架；所述直槽内筒筒壁设置两条导向滑槽，内壁面设置两条定位槽；所述上压板中央设置圆孔，沿所述模拟舵轴轴向移动，两端设置圆柱状凸起，嵌入所述直槽内筒的两条导向滑槽中；所述螺旋滑槽转筒内壁设置两条螺旋滑槽，螺旋面与所述上压板两端圆柱状凸起的圆柱面分别相切；所述压力弹簧设置于上压板与下压板之间，随上压板轴向移动改变压缩状态；所述下压板设置翼状凸起，用于嵌入所述直槽内筒内壁面的定位槽中，所述下压板工作面与所述摩擦板工作面接触，中央设置圆孔用于模拟舵轴穿过；所述模拟舵轴设置六边形横截面轴段，与所述摩擦板上设置的六边形孔配合，并设置有用于限制自身轴向移动的轴肩；所述上固定架与所述下固定架上设置有用于将所述可变阻尼装置固定在所述固定板上的通孔。

优选地，所述螺旋滑槽转筒外壁设置等间距齿槽。