4 INDICE
1 Introduzione ... 6
1.1 Motivazioni della tesi... 6
1.2 Obiettivo della tesi ... 6
1.3 Risorse disponibili ... 7
1.4 Struttura del lavoro ... 8
2 Stato dell’arte ... 9
2.1 Panoramica sui simulatori...9
2.1.1 I simulatori statici ... 12
2.1.2 I simulatori dinamici ...13
2.2 Conoscenze matematiche sulla vela ...16
2.2.1 Ricerche di settore sulle forze aero-idrodinamiche ... 18
2.3 Specifiche simulazioni in ambito vela ...21
2.3.1 Sail simulator 4.2 ... 21
2.3.2 Virtual Skipper 4... 22
3 Descrizione ed Analisi del problema ... 25
3.1 Terminologia e principi fondamentali ... 25
3.1.1 Terminologia fondamentale ...25
3.1.2 Fondamenti sulla conduzione ... 27
3.1.3 Piani Velici ... 32
3.1.4 Tipi di scafo ... 34
3.1.5 Il movimento della barca ... 35
3.2 Sistemi di riferimento ... 38
3.3 Equazioni del moto ... 43
3.4 Estensione del modello ... 45
3.5 Analisi delle forze in gioco ... 49
3.5.1 Forze gravitazionali e di Galleggiamento ... 53
3.5.2 Forze Idrodinamiche ... 57
3.5.3 Forze Aerodinamiche... 62
3.6 Modellazione matematica del comportamento ... 68
3.6.1 Forze idrodinamiche ... 68 3.6.2 Forze aerodinamiche... 85 3.6.3 Momenti idrodinamici ... 92 3.6.4 Momenti aerodinamici ...96 4 Implementazione... 97 4.1 Strumenti utilizzati... 97 4.1.1 Ambiente di sviluppo XVR ... 97 4.1.2 Simulatore INDICA ... 101
4.2 Definizione delle specifiche per il funzionamento ... 106
4.2.1 Integrazione con il modello matematico...107
4.3 Schematizzazione Simulink ...108
4.4 Sviluppo Controllo... 118
4.5 Sviluppo Ambiente Virtuale ... 120
4.5.1 Modelli tridimensionali... 120
4.5.2 Sviluppo del codice XVR ... 124
4.6 Modellazione dell’interfaccia utente ...132
4.7 Integrazione con motion platform... 134
5 Integrazione e test ...140
5.1 Strumenti... 140
5
5.3 Test dei componenti... 146
5.3.1 Condizioni di equilibrio statico... 146
5.3.2 Test su Forze Idrodinamiche... 149
5.3.3 Test su Forze Aerodinamiche ... 151
5.4 Test di simulazione ... 153
5.4.1 Moto rettilineo ... 153
5.4.2 Accostamento a dritta ... 158
5.4.3 Virata in prua e attraversamento del settore di bordeggio ...161
5.4.4 Strambata ... 165 5.4.5 Traiettoria circolare... 169 5.5 Test di manovra ... 172 6 Conclusioni ... 175 6.1 Sviluppi Futuri ... 175 BiBLIOGRAFIA ... 177 APPENDICE ... 183
