مفهوم کلی شبیه سازهای متحرک رانندگی و پرواز



مطلبی که پیش رو دارید اطلاعاتی کلی است در رابطه با عملکرد شبیه سازها که البته بطور خاص بر روی شبیه سازهای رانندگی و پرواز ویژه شده است. چرا که شبیه ساز و سیمولاتور یک مفهوم کلی است که از شرایط ویژه هواشناسی و کپی عملکرد تجهیزات نظامی گرفته تا اعمال جراحی  پزشکی پیچیده را شامل میشود.شبیه سازی برای وسایل نقلیه از جمله اتومبیل و هواپیما به طور ساده و البته کلی به ۳ بخش عمده تقسیم میشوند:

بخش اول ، حرکت ( motion )

بخش دوم، مانیتورینگ ( monitoring )

بخش سوم، نشانگرها ( instruments )

حرکت

بخش اول مربوط به شبیه سازی حرکت این تجهیزات میشود ، هر وسیله حرکتی بنا بر نوع حرکتی که انجام میدهد و بر اساس سرعت و تغییر جهتی که ایجاد میکند فشارها و نیروهای جئومتری بر روی راننده و یا خلبان اعمال میشود که بر مبنای فشار جی محاسبه میشود،ابتدا لازم است بدانیم که برای شبیه سازی، این نیروها در شش جهت بر کاربر اعمال میشود،که سه جهت از آنها به صورت دورانی به ترتیب زیر میباشد:

۱- رول    ( roll )

۲- پیچ    ( pitch )

۳- یاء      (  yaw )

و سه جهت دیگر به صورت خطی به ترتیب زیر میباشد:

۱- چپ و راست ( sway )

۲- عقب و جلو ( surge )

۳- بالا و پایین ( heave )

حال ببینیم این حرکات چگونه شبیه سازی میشوند.برای شبیه سازی این حرکات  از انواع جک استفاده میشود که(actuator) این نوع جکها انواع بسیار متنوعی دارند که از آن جمله میتوان از جکهای هیدرولیکی که مجهز به سروو والو بوده و از دقیق ترین و البته متداولترین انتخابها برای شبیه سازهای صنعتی و حرفه ای متحرک میباشند. نوع دیگر این جکها ، انواع پنوماتیکی هستند که با فشار باد کار میکنند و البته اگرچه از نیروی بسیار بالایی سود میبرند، ولی بدلیل تجهیزات جانبی زیاد و هزینه بر و البته دقت پایین ،کمتر در شبیه سازها مورد استفاده قرار میگیرند. نوع سوم جکهای الکتروموتوری هستند که تنوع بسیار گسترده ای دارند و قابلیت استفاده از انواع الکتروموتورها را از سرووموتورها و استپ موتورها گرفته تا موتورهای AC و DC  ( در قالب سرووسیستمها ) را دارند.حال ببینیم جاسازی ( layout ) چگونه صورت میگیرد.همانطور که گفته شد مجموعه حرکتها در قالب شش نوع  حرکت به طور جداگانه تعریف میشود که یک شبیه ساز متحرک بر اساس نوع ،میتواند یکی از آن جهتها و یا چند جهت از آنها را به صورت ترکیبی برای شبیه سازی بکار گیرد که به آن درجه آزادی گویند برای مثال شبیه سازهایی که دارای یک درجه آزادی هستند ،تنها میتوانند در یک جهت حرکت نمایند و شبیه سازهایی با دو درجه آزادی میتوانند بطور آزادانه و نا محدود در دو جهت حرکت نمایند و همینطور تا شش درجه آزادی، البته در برخی سیستمهای بسیار پیشرفته در شرکتهای هواپیما سازی معروف جهان نظیر بوئینگ سیستمهایی با شش درجه آزادی بر روی یک بستر XوY  قرارمی گیرد که نها یتاً میتواند هشت درجه آزادی را فراهم نماید و البته غیر از آنچه در این مختصر گفته شد یک سیستم حرکتی خاص که به سیستم استوارت ( stwart ) معروف است نیز وجود دارد که شش جک بر روی یک بستر ثابت قرار میگیرد که همه آنها با یکدیگر و البته هماهنگ میتوانند پلتفورم متحرک را در شش درجه آزادی مشتمل بر سه درجه خطی و سه درجه دورانی حرکت دهد.

مانیتورینگ

در بخش مانیتورینگ که مشتمل بر شبیه سازی تصویر و صدا میباشد .مجموعه بسیار گسترده و متنوعی از تجهیزات صوتی و تصویری را شامل میشود که هر یک از این تجهیزات بر اساس کیفیت و البته اندازه آن میتواند تفاوتهای عمده ای را در شبیه سازی ایجاد نماید و معمولاً در مقوله تصویر میتوان از یک مانیتور کوچک چند اینچی تا تلویزیونهای با بیش از ۵۰ اینچ و به تعداد بیشتر تا شش عدد نیز استفاده کرد و یا استفاده از یک پروژکتور و ایجاد یک تصویر بزرگ بر روی پرده و یا حتی بهره گیری از چند پروژکتور با هم پوشانی بر روی پرده های  تا ۱۸۰ درجه را پوشش میدهد. در مقوله صدا نیز میتواند از اسپیکرهای ساده تا سیستمهای ساراند ۷ به ۱ بسیار حرفه ای به همراه ساب ووفر بهره جست.

نشانگرها ( instruments  )

در این بخش میتوان از گیجهای کنترل شامل دور موتور و سرعت سنج و… تا شاسی ها و کلیدهای کنترلی و البته فرمان و پدال در نوع اتومبیلی و یا یوک و رادر در نوع پروازی نام برد که این تجهیزات هم بصورت ویژه شده و دست ساز برای انواع خاص خودروها هواپیماها گرفته تا نمونه های عمومی تر که در بازار جهت بکار گیری در انواع شبیه سازها مورد استفاده قرار میگیرد.