СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПРОЕКЦИОННОГО ЭКРАНА Российский патент 2005 года по МПК G03B21/56 

Изобретение относится к области изготовления проекционных экранов, а именно сферических проекционных экранов, предназначенных для визуализации закабинной обстановки авиационных тренажеров.

Сферические проекционные экраны обеспечивают расширение углов обзора систем визуализации закабинной обстановки, что особенно актуально для вертолетных тренажеров.

Использование современных проекторов с высоким разрешением предъявляет повышенные требования к однородности кривизны сферической поверхности, поскольку значимые неоднородности кривизны становятся заметными в лучах проектора.

Изготовление большеразмерных монолитных сферических экранов с однородной кривизной сферической поверхности является сложной операцией. Кроме того, возникают трудности с транспортировкой и монтажом монолитных экранов. Указанные недостатки приводят к необходимости использования сферических экранов, собираемых из отдельных секций.

Известны способы изготовления сферических изделий путем раскроя плоских заготовок в виде развертки поверхности усеченного икосаэдра, состоящего из двенадцати правильных пятиугольников и двадцати равносторонних или неравносторонних шестиугольников (FR 2712195 А1, 19.05.95 RU 2189268 С2). Однако указанные способы, основанные на раскрое плоских заготовок, не обеспечивают точности изготовления сферической поверхности, необходимой для проекционного экрана тренажера.

Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому результату при использовании является способ изготовления сферического проекционного экрана путем раскроя сферической поверхности по меридианам в виде усеченных элементов (секций) с последующим их соединением в одно целое (Элемент экрана, www.3D-Perception.com, январь 2003 г). Размеры элементов по высоте относительно экватора и их суммарный размер по горизонтали определяются необходимыми углами обзора в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно. Недостатком данного способа является необходимость создания уникальной оснастки для каждой конфигурации экрана с различными углами обзора в вертикальной плоскости относительно экватора, а также недостаточная жесткость в условиях вибрации при наличии в тренажере системы подвижности, обеспечивающей имитацию акселерационных эффектов.

Задачей изобретения является упрощение изготовления сферического проекционного экрана с любыми требуемыми углами обзора в вертикальной плоскости и с более высокими техническими характеристиками.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в унификации секций для изготовления экрана с любыми требуемыми углами обзора, а также в повышении жесткости конструкции экрана и обеспечении точности изготовления кривизны сферической поверхности экрана, достаточной для визуального представления закабинной обстановки в тренажере.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления сферического проекционного экрана, включающем в себя раскрой сферической поверхности на секции и последующую их сборку, раскрой секций выполняют в пределах заданных размеров экрана в виде развертки сферической поверхности, состоящей из правильных сферических пятиугольников и шестиугольников с ребром жесткости по каждой грани секции, при этом длину хорды между крайними точками грани секции выбирают из соотношения

где r - радиус сферы,

β=30°,

α=54°.

Для изготовления экрана заданного размера его дополняют элементами в виде усеченных сферических пятиугольных и/или шестиугольных секций.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - геометрические размеры секций экрана,

на фиг.2 - конструкция экрана.

На фиг.1 и 2 введены обозначения:

(·) 0 - центр сферы, r - радиус сферы;

1 - грань секции;

2 - хорда между крайними точками грани секции, l - длина хорды;

3 - ребро жесткости;

4 - правильный сферический пятиугольник;

5 - правильный сферический шестиугольник;

6 - дополнительный элемент.

Способ осуществляют следующим образом. В соответствии с требуемым радиусом экрана из соотношения (1) вычисляют длину хорды 2 между крайними точками грани секции 1. По заданному радиусу r и полученному значению l изготавливают две матрицы для формования правильных пятиугольных и шестиугольных сферических секций. При изготовлении матриц предусматривают наличие ребер жесткости 3 на каждой грани секции и места установки закладных для крепежа. Формуют секции в виде правильных сферических пятиугольников 4 и шестиугольников 5 в количестве, необходимом для изготовления экрана с заданными углами обзора, собирают экран и, при необходимости, дополняют его до заданной формы за счет дополнительных элементов 6, полученных усечением основных секций. Сборка экрана в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает точность кривизны сферической поверхности экрана, достаточную для визуального представления закабинной обстановки в тренажере.

Выбор материала определяется размером экрана и требованиям по устойчивости к деформациям. Для неподвижного экрана с радиусом 3-4 метра можно использовать стекловолокно толщиной от 5 мм. Для экрана, предназначенного для установки на систему подвижности, возможна конструкция, состоящая из двух слоев стекловолокна с полиуретановой прослойкой.

Изготовление экрана с любым необходимым размером осуществляется с помощью двух унифицированных секций, что упрощает процесс изготовления экрана. За счет ребер жесткости, расположенных в различных направлениях, достигается требуемая жесткость конструкции, пригодной для установки на систему подвижности.

Способ включает раскрой сферической поверхности на секции и последующую их сборку. Раскрой секций выполняют в пределах заданных размеров экрана в виде развертки сферической поверхности, состоящей из правильных сферических пятиугольников и шестиугольников с ребром жесткости по каждой грани секции. Длину хорды между крайними точками грани секции выбирают из соотношения: где r - радиус сферы, β=30°, α=54°. Для изготовления экрана заданного размера он может быть дополнен элементами в виде усеченных сферических пятиугольных и/или шестиугольных секций. Обеспечивается унификация секций для экрана с любым требуемым углом обзора, повышение жесткости конструкции и точности изготовления кривизны сферической поверхности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления сферического проекционного экрана, включающий в себя раскрой сферической поверхности на секции и последующую их сборку, отличающийся тем, что раскрой секций выполняют в пределах заданных размеров экрана в виде развертки сферической поверхности, состоящей из правильных сферических пятиугольников и шестиугольников с ребром жесткости по каждой грани секции, при этом длину хорды между крайними точками грани секции выбирают из соотношения

где r - радиус сферы;

β=30°;

α=54°.