2 Sommario
E’ stato sviluppato un simulatore motion-based di barche a vela interattivo. Il modello dinamico del sistema fisico è stato implementato in modo da renderlo utilizzabile all’interno di applicazioni real-time. Lo studio della bibliografia di settore ha fornito i dati necessari per la creazione di un modello che fosse un buon compromesso fra accuratezza della formulazione delle forze in gioco e possibilità di calcolo in tempo reale. In particolare, per la descrizione delle forze idrodinamiche sono stati utilizzati i risultati ottenuti dalle campagne di misura in vasca effettuate all’interno del Delft Systematic Yacht Hull Series (DSYHS). La formulazione delle forze aerodinamiche utilizza le più recenti misurazioni in galleria del vento effettuate presso la Technischen Universität di Berlino.
Uno scenario virtuale in cui vengono visualizzati i dati forniti dal modello matematico è stato implementato tramite l'ambiente di sviluppo XVR messo a punto dal gruppo VR- Media appartenente al laboratorio PERCRO della Scuola Superiore S.Anna di Pisa. Il sistema è stato poi integrato in un simulatore motion-based preesistente. I comandi di ingresso disponibili all’utente sono la messa a segno della manovra regolabile nel simulatore tramite lo sterzo e le leve utilizzate per la regolazione delle vele; è inoltre possibile la selezione delle condizioni ambientali in cui la simulazione di navigazione ha luogo. Sono state effettuate simulazioni numeriche utilizzando i dati disponibili in letteratura e i risultati confrontati con i programmi di predizione delle performance di una barca a vela esistenti. Successivamente all’integrazione con la piattaforma mobile, sono state effettuati test interattive delle funzionalità sul simulatore di guida. Tali simulazioni hanno mostrato un buon livello di realismo e il feedback vestibolare ha consentito all’utente una buona percezione dei movimenti esistenti a bordo di una reale barca a vela.
Abstract
An interactive motion based sailing boat simulator has been developed. The boat dynamics and the physic environment were developed in order to allow interactive real-time use within applications. An analysis of scientific literature has provided the necessary data for the formulation of a model that is a good compromise between accuracy and possibility of real time computation. In particularly, for the description of the hydrodynamical forces, it was been used the results obtain by tank experiments conducted within the Delft Systematic Yacht Hull Series (DSYHS). The formulation of aerodynamical forces utilizes the most recent measurement in wind tunnel carry out at Technischen Universität of Berlin.
A virtual environment has been developed to show the data provided by the mathematical model. The 3D implementation was developed using the XVR integrated development environment, developed by VR-Media group belonging to PERCRO laboratory in Scuola Superiore S.Anna. The total system has been integrated in a preexistent motion based simulator. Available user controls were the steer and a group of levers used for sail regulation. Moreover it was possible to select the environmental conditions in which the simulation runs. Numeric test, data from literature and existent program for performance prediction were compared. After integration with the moving platform, interactive simulations of the functionality on the guide simulator were carried out.
The performed simulation shows a good level of realism and the vestibular feedback allows a good perception of the movement present aboard a real sailing yacht.
