Если б ты знала, если б ты знала, как тоскуют руки по ШТУРВАЛУ...

[23AG_Black]

ПРЕДИСЛОВИЕ.
Любовь к авиасимуляторам и недостатки джойстиков среднего-низкого ценового диапазона рано или поздно приводит к размышлениям - "А почему быб не купить-сделать себе штурвал?" А когда летаешь больше времени на бомбардировщиках - такая идея возникает намного чаще - все-таки какой-никакой, а исторический реализм тоже хочется почувствовать.

Вот таким нехитрым предисловием я решил открыть небольшой цикл публикаций про создание своего штурвала. Сразу предупреждаю - приведенные здесь описания и технические решения не относятся к оптимальным, дешевым или наиболее верным. Это мой штурвал и все те или иные решения я принимал сам, исходя из своего видения этого устройства. Ну, конечно, без общения с другими разработчиками подобных устройств избежать никак нельзя, и поэтому некоторые советы "со стороны" тоже учитывались. 

Вообще жизнь "штурвальщика" - не сахар.
Если не пытаться слепо копировать промышленные образцы существующих устройств или переделывать существующие (например автомобильные рули в авиационные штурвалы) - работа затягивается надолго, но в то же время доставить больше удовлетворения от самого процесса создания. Эдакая "голубая мечта" вирпила.
В ходе создания приходится решать кучу проблем: инженерные, антропологические, экономические, технологические, экономические и социально-семейные.   На все это нужно терпение, терпение и еще раз терпение...
В интернете хватает разных вариантов самодельных конструкций даже с чертежами и подробными описаниями. И если у кого-то руки растут из нужного места - можно просто использовать готовые конструкторские решения. Это сэкономит кучу нервов и времени.
Разработка любого устройства требует первоначальной установки КОНЦЕПЦИИ и сферы применения будущего агрегата. И это далеко не самый простой момент.

[23AG_Black]

1. ПОЧЕМУ ИМЕННО ШТУРВАЛ?
Ну это самый главный вопрос, на который должен для себя ответить создатель такого устройства.
Эти устройства промышленного изготовления дороже своих "палкообразных" братьев и в широкой продаже практически не встречаются на территории СНГ. В основном под заказ и то в редких фирмах.
Т.е. если есть желание - полетать в симулятор - можно обойтись обычным палко-джоем среднего ценового диапазона. Не обязательно для этого искать-делать штурвал.
Штурвал - это уже своеобразная "религия". Под ее магическое влияние попадают в основном вирпилы-гражданщики (МСФС) и  любители историзма (любых симуляторов) и специализирующиеся на бомбардировочной авиации. 
Преимущества, которые дает использование штурвала в симуляторе: 
из-за большего угла поворота штурвала по крену с нормальными резисторами получается более точное управление по крену;
управление двумя руками более точное, чем одной рукой;
механизм даже промышленных таких устройств более массивен, что предполагает большую износостойкость самого устройства.
Недостатки (предполагаемые):
энергичная работа одновременно штурвалом и РУДом в маневренном бою может быть несколько затруднена (все-таки одной рукой тяжелее контролировать штурвал, чем двумя);
массивность конструкции;
необходимость большого количества станочных работ...

2. КОНЦЕПЦИЯ
Так каким же должен быть мой штурвал? Поскольку я человек семейный - приходилось учитывать и такие аспекты при разработке концепции.
Исходя из своих личных соображений, я вывел для себя некоторые "граничные" условия для сего агрегата:
1. Изделие должно быть из металла! Пластмасс для механики - не наш материал. Основная причина этого - наличие ребенка, который тоже любит "полетать как папка" и с успехом "убил" своими энергичными полетами 2 моих пластмассовых джоя. 
2. Изделие должно быть наполным или настульным, но никак не настольным (рассчитанным не на кистевое действие, а на полное локте-плечевое движение - как настоящий штурвал) с наиболее возможными и удобными диапазонами перемещений.
3. Габаритно-весовые характеристики должны обеспечивать быструю сборку-разборку с переносом частей одним человеком с возможностью хранения в сложенном состоянии с минимальным занимаемым местом.
4. Быстрое подключение-отключение. Т.е. приведение рабочего места в "полетный" вариант и обратно (поскольку компьютеров пока на всех домочадцев не хватает). 
5. Наличие детей требует еще одного пункта - минимальное количество острых углов и максимальное количество скруглений, фасок, резиновых накладок на опасных местах и т.д.
6. Поскольку основное время полетов вечерне-ночное, то также стоит вопрос и о бесшумности работающего устройства в плане стуков-скрипов.

Внешний вид устройства.

Сразу же возникает вопрос - как должен выглядеть будущий штурвал?
Из имеющихся источников на роль прототипа по внешнему виду претендовало 4 самолета: СБ, Пе-2, Ju-88 и Р-38 (Лайтинг)...
Выбор достаточно непростой. "Жужин" штурвал больше похож не на классический штурвал, а на двухручный РУС с ломающейся штангой (немного похожий на кинематику РУС Спитфайра). Вобщем не мудрствуя лукаво выбрал внешний вид Р-38 (он мне понравился больше остальных). Не послкднюю роль сыграло и наличие спиц в верхней части - на них можно дополнительно повесить какие-нибудь кнопки, да и по прочности такая конструкция показалась мне более надежной.
Небольшое антропометрическое исследование своих конечностей с последующим созданием эскизов показало следующее - наибольший угол отклонения колонки по тангажу будет при использовании кресельного расположения оси колонки (на уровне сиденья кресла). Около 60 градусов при высоте колонки 37-45 см (ход колнки по горизонтали - 40 см). Это позволяет использовать всю глубину хода без отрыва спины от спинки сиденья. Если больше - уменьшается угол по тангажу. Если меньше - могут возникнуть затруднения с вращением баранки при полностью "выбранном на себя" штурвале.
Тут же сразу возник вопрос по штурвальной колонке. Какой вариант принять? Угловую консольного закрепления (как на самом Р-38) или обычный между ног?
Вроде бы консольный ("лайтинговский") вариант более предпочтителен: удобство посадки-высадки из кресла, изогнутая Г-образная штанга колонки может служить основанием для размещения дополнительных кнопок-регуляторов. Однако изготовление такой штанги в домашне-полевых условиях несколько проблематично. Такая деталь испытывает много вращающих усилий, поэтому должна быть жесткой, прочной и легкой. Я конечно присмотрел, где можно найти такое готовое изделие - тележки в супермаркетах. Вот только покупать такую тележку как-то не улыбалось... Есть конечно еще вариант - поискать на пунктах по сбору металлолома.
Но я решил пока остановится на обычном расположении колонки - между ног.

[23AG_Black]

В итоге по первым прикидкам возможный вид будущего штурвала был определен примерно таким:

[23AG_Black]

Дальше встал вопрос "Какие ручки и сколько кнопок будет на штурвале?" Скачав каталог каой-то фирмы с кучей настоящих ручек пошли примерки.

[23AG_Black]

После некоторых обсуждений остановились на "умеренном" варианте. Почему? Вообще-то ручки штурвала - не орган. Конечно хорошо когда под рукой куча кнопок, но вот играть сонаты и фуги одним большим пальцем чертовски проблематично. Поэтому пришлось умерить аппетит и поработать над такой схемой. Тем более что эти две ручки больше всего подходили друг другу по дизайну.

[23AG_Black]

Что у нас в конечном итоге получилось?
Левая рукоятка:
-сверху: двух-позиционный переключатель "on-off-on"; 4-х позиционный "хэт"; 4-х позиционный секторный переключатель (появилась идея на внутреннем торце поставить аналоговый триммер); полу-утопленная кнопка под сустав большого пальца;
-сзади: гашетка, кнопка под мизинец;
-справа: кнопка; аналоговый регулятор (или двухскоростной валкодер);
ИТОГО на правой рукояти - 14 кнопок и 2 аналоговых оси.

Правая рукоятка:
-сверху: двух-позиционный переключатель "on-off-on"; 4-х позиционный "хэт"; 2-х осевой микроджойстик с кнопкой; полу-утопленная кнопка под сустав большого пальца;
-справа: кнопка под сустав указательного пальца;
-сзади: 2 гашетки (в собранном состоянии - 2-х ходовая гашетка); кнопка под мизинец; рычаг тормоза под мизинец-безымянный;
-слева: кнопка; аналоговый регулятор;
ИТОГО на левой рукояти - 13 кнопок и 4 аналоговых оси.

Всего - 27 кнопок и 6 аналоговых осей (5 осей и 1 валкодер).
Т.е. сразу возник вопрос - как протащить через ступицу штурвала такое количество проводов под все эти кнопки? И тут как озарение: фактически это есть спецификация такого контроллера, как MJoy8 (за исключением валкодера). И протянуть один USB-провод намного проще, чем предполагалось.

Т.е. если исходить из предположений, что вирпил со штурвалом меньше времени держит левую руку на РУД, пришлось нагрузить левую рукоять достаточным количеством органов управления (а с РУДа скорее всего придется все убрать, оставив разве что кнопку "форсаж" и "авто. шаг винта").

[23AG_Black]

Коммутатор управления оружием

Как-то давненько в бытность своих полетов на "грозе" иногда возникал вопрос о более гибком управлении оружием. Я тогда пользовался джоем Логитек Экстрим 3Д. В память врезался эпизод, когда в тумане штурмовал колонну, а кто-то из истребителей прикрытия предложил отключить пулеметы (ШКАСы), так как их трассеры видно очень издалека и на эту приманку может сбежаться куча врагов. Естественно, тогда "на ходу" (во время штурмовки) я не смог этого сделать. На единственную  гашетку тогда у меня было выведено "Огонь 1+2".
Вот после этого и родилась идея сделать коммутатор.

Что он собой представляет? Коробка с 3-мя галетными переключателями (для каждой гашетки) в разрыв цепи соответствующих кнопок. На каждом отградуированы позиции:
"П" - предохранитель (нет контакта - выстрел невозможен);
"1" - первое оружие (пушка);
"2" - второе оружие (пулеметы);
"1+2" - пушка и пулеметы совместно;
"3" - третье оружие (ракеты).
Дополнительно в эту коробку можно еще втулить кнопку "Вкл/откл крыльевое оружие".
Т.е. у меня получается на левой ручке 1 гашетка (наиболее частое использование - "ракеты" и "1+2") и 2 гашетки на правой ручке (здесь чаще всего стандарт "1" и "2"). Но в любом случае гибкость управления оружием повышается.
Почему на левой ручке гашетка? Бомбардировщику часто приходится садится на место стрелка (а то эти гады имеют дурацкую привычку выпулять по противнику все патроны с 800-1000 метров, а потом в упор уже стрелять не из чего). У меня это вызывало сильный дискомфорт - мышь (турель) в правой руке, а левой рукой приходится управлять праворуким джоем. В момент прохода противника над/под моим самолетом переключение на пилота и замена руки на РУСе приводила к заминкам и в результате чего многие удачные моменты открытия огня по атакующему самолету из носового оружия просто терялись. А с помощью штурвала и гашетки на левой рукояти я попытаюсь хоть как-то исправить такую ситуацию.
Наличие позиции "Предохранитель" тоже иногда бывает нужным. Как-то смотрел учебный фильм ЦНИИ ВВС 1943 года про эксплуатацию Ил-2. В этом фильме особо акцентировался момент - оружие снимается с предохранителя при пересечении линии фронта (если нет контактов с противником над своей территорией). Случайное нажатие и потерю пары патронов/снарядов еще как-то можно пережить, а вот потерю пары ракет или бомб при подлете к цели из-за "случайно зацепил" очень портит настроение (особенно когда до цели крадешься 20-30 минут) - вылет считай впустую. Еще хуже, когда случайно роняешь бомбы на аэродроме. Так что предохранители считаю не лишними.

Автомат сброса бомб
Тоже интересный блок (имеющий исторические аналоги), но пока только в планах (Синчук никак не поддается на разводку ).
Суть - включается в разрыв цепи кнопки "Бомбы". Имеет 2 регулятора. 1-й - длинна серии (1, 2, 3 и т.д. нажатий) и 2-й - время сброса (в секундах или мсек промежутки между сбросами). Актуально для "бомбовозов" да и на штурмовике может быть не лишним.

Вобщем - идеи по управлению оружием пока такие. Скорее всего эти блоки будут наружными, так что придется еще как-то придумывать как этот жмут проводов протягивать от штурвала.

[23AG_Black]

Установка-крепление агрегата.
Из вариантов установки крепления были рассмотрены следующие варианты:
- настульное;
- напольное;
- напольно-настульное.

Настульное крепление производится (что характерно) прямо к стулу играющего . Под "седлом". Чаще всего подходит для жесткостоящих стульев на 4-х ножках. У штурвала должен быть кое-какой силовой каркас для крепления. П-образный, Т-образный, Х-образный... Все зависит от конкретного стула и требуемой мобильности. Если нужна быстрая сборка/разборка - необходимы винтовые зажимы с барашками, обычные струбцины (в самом простом случае). Если высокая мобильность не требуется (индивидуальный кокпит и т.д.) - можно сделать крепление на винтах к самому каркасу стула.
Если есть желание сделать крепление универсальное под любой стул - резко увеличивается сложность устройства. Необходимо предусмотреть раздвижной каркас и универсальность струбцин-зажимов.
Можно конечно такое крепление применить и на офисный вращающийся стул, но это может сказаться на точности управления.

Напольное. Агрегат устанавливается на пол на различных подставках, колоннах или каркасах и никакой связи со стулом играющего не имеет. Игрок получает возможность свободно менять свое положение на стуле, не беспокоясь повлиять на управление. Также удобен процесс посадки и подъема за это рабочее место вирпила. Вот только фундамент такого штурвала должен быть достаточно массивным, чтоб не отрываться от пола при резких эволюциях штурвалом. Один из вариантов такого фундамента - пятилапная основа от офисных стульев без колес.
Дальнейшая проработка такого варианта приводит к логическому развитию - соединить фундамент штурвала с фундаментом педалей. В таком случае фундамент самого штурвала можно сделать менее массивным. Тогда возникает еще одна проблема - необходимость настройки взаимного расположения штурвала и педалей для нахождения наиболее удобного положения их совместного использования.

Напольно-настульное. Этот вариант объединяет недостатки и достоинства обоих предыдущих способов. Жесткость единой конструкции кресло-штурвал-педали позволяет отказаться или существенно уменьшить фундаменты. Полная подгонка органов управления под расположение в кресле и жесткое закрепление их относительно друг-друга позволяют не сильно заботиться о собственных перемещениях в "седле" и их влиянии на точность управления. Удобство высадки-посадки наименее удобное из всех. Для универсального быстросъемного крепления не подходит без значительного усложнения и утяжеления конструкции.
Как вариант такого крепления я еще рассматривал настраиваемое крепление к вращающемуся офисному креслу. В качестве опоры штурвала использовать второй пневмолифт от офисного кресла. Т.е. можно одновременно подогнать высоту кресла и высоту штурвала.

[23AG_Black]

Вариант одиночной опоры штурвала сначала был прорисован как на рисунке. Для людей знающих - попытка повторить вариант Soul-a с нагружателями ( http://forum.sukhoi.ru/showpost.php?p=943610&postcount=1 ). Но после прорисовки этого ужаса и после долгих раздумий я решил - чего огород городить? Вполне подойдет пятилапая опора от любого поломанного офисного кресла без колес и пневмолифта. А потом и сама идея использовать пневмолифт для подгонки высоты установки РУСа понравилась. Вобщем этот вариант после недолгого осмысления был отвергнут. (Но времени на него было убито порядочно )

[23AG_Black]

Через некоторое время я начал склоняться к идее совместного фундамента РУС (штурвала) и педалей. Один из вариантов:

[23AG_Black]

Потом нашел такую картинку и меня задушила жабища реализма - "хатю пендали продольно-скользящие с тросовой передачей"

[23AG_Black]

После долгих ваяний появилась такая конструкция (см. рис.)
В качестве основы направляющих для педалей - 2 плиткореза со своими каретками; центральное колесо, вокруг которого планировалось завести трос - от стиральной машинки активаторного типа. Естественно всей этой ерунде потребовался механизм натяжителя. Вобщем - пора покупать ТВС и переквалифицироваться в токари.
Ну а поскольку денег на ТВС нету - решил поискать другие пути решения вопроса педалей. Тем более что по советам видевших сию мазню (если память не изменяет - boRada и Varga) - трос однозначно будет растягиваться, что вызовет приличный люфт. Вняв советам - решил отказаться от тросового привода.
Итак - снова за кульман...

[23AG_Black]

Вобщем вот так постепенно сложилась идея сделать что-то похожее на мостик управления настоящего Пе-2 (штурвал-педали в одном флаконе) с баранкой от Р-38.
_____________________________________________
Надпись в кабаке на Диком Западе: "Не стреляйте в пианиста - он играет как умеет!" 

[23AG_Black]

Провел сегодня "набег" на сервисный центр по ремонту принтеров.

Экспроприированное добро:
Пруток нержавеющий (диаметр х длина, мм)
 5.8 x 330
 5.8 x 450
 6.8 x 352
 6.8 x 370 (+2 втулки)
 7.8 x 380 (+2 втулки)
 9.0 x 365 (+2 втулки)
 8.0 x 450 (с 2 пазами)
11.5 x 455

Зубчатый ремень (ширина х длина разрезанного, мм)
2,0 х 610
3,0 х 1040
3,1 х 650
5,5 х 720
7,0 х 1120

Шаговый электродвигатель с зубчатым шкивом - 3 шт.

Куда точно его использовать - пока не определился, но пригодится. Если нехватит - можно "набег" повторить. 

[MASTAK]

Ну монстра задумал. Хотя интересно.
А насчёт люфтов в тросовых передачах - так это легко компенсируется, как в верньерных устройствах - в одну из ветвей вводится стягивающий пружинящий элемент и люфтов ноль. А уйдёт с центровки - раз в пол-года и подрегулировать можно.
 У меня капроновая нить (с пружиной на одной стороне) крутит верньер с резюком на педалях уже пол-года - без люфтов и замечаний. Угол поворота педалей - 45 градусов, а резистор обыкновенный с рабочим углом поворота - 270 градусов. Благодаря верньеру - поворачивается на 270 градусов.