Ведутся разработки мотосимулятора для гонок в домашних условиях

Как собрать домашний гоночный симулятор: нюансы, цены и другое

Нюансы при сборке домашнего гоночного кокпита для автосимуляторов

Автомобильные гоночные симуляторы с каждым годом становятся все реалистичней и реалистичней. Ощущение такое, что через десяток-другой лет визуально будет невозможно отличить симуляцию от реальных гоночных видео, снятых на настоящих треках. Такое развитие дел не может не радовать!

Но это лишь половина пути развития симуляторов. Вторая его часть – непосредственно симуляция. Управление, технические данные гоночных болидов, переведенные в «цифру». Они также становятся все более реалистичными. Правда, почувствовать всю прелесть управляемости виртуальных машин можно лишь с использованием специального оборудования: рулей, педалей и тому подобных вспомогательных средств управления.

Телеметрия в современных симуляторах полностью повторяет математические модели реальных автомобилей и гоночных болидов

Готовые сборки виртуальных автококпитов стоят баснословно дорого!

фото: ALEX BELLUS/CXC SIMULATIONS

Можно, конечно, приобрести готовые сборки, но доступны они лишь очень обеспеченным гражданам. Например, игровой стенд CXC MOTION PRO II стоит просто безумных денег – от 57 000 $ (4 498 000 рублей по текущему курсу), и это без учета доставки и накладных расходов по налогам и сборам. Для сравнения: новенькая Toyota Supra в России обойдется от 5.5 млн рублей:

Выбор, как нам кажется, очевиден… И он не в пользу виртуальной машины.

Сборка кокпита своими руками: стоимость ниже, но вариант не для всех

Есть второй вариант создать на дому гоночную станцию – сделать ее своими руками. Примеров немало. От сверхреалистичных:

Видео взято с YouTube-канала «Game Over»

До более простых сборок:

Видео взято с YouTube-канала «STILOVDAILY stream»

Видео взято с YouTube-канала «Guber Brothers»

Но здесь, как говорится, нужно приложить и голову, и руки.

Самый бюджетный вариант сборки: стоимость и компоненты

Если бюджет и «прямость рук» не позволяют воспользоваться ранее показанными вариантами, всегда можно купить минимальный набор. Вот из каких вариантов его можно собрать.

Что бы вы ни соорудили, оно должно быть прочным. Хорошее колесо дает серьезную обратную связь по силе, поэтому с помощью него вы легко свернете слабые крепления.

И еще небольшая «мелочь». Полноценный кокпит занимает очень много места. В стандартной комнате стандартной квартиры он, скорее всего, будет лишним. Поэтому 10 раз подумайте, стоит ли городить огород и не будут ли на вас злиться домашние, после того как вы займете добрую четверть жилого пространства.

На базе приставок

Сколько денег вкладывать в набор, зависит от нескольких факторов:

1. Бюджет

2. Желаемый опыт реалистичности

Если вы в первую очередь сосредоточены на аркадных гонках, а не на реализме и хотите уложиться в более бюджетный вариант, лучше построить установку вокруг Xbox One или Playstation 4. Стоимость консолей будет варьироваться от 18 до 35 тыс. рублей за лимитированные версии приставок. В целом базовой консоли, которая вытянет игры без потери в производительности, хватит.

Телевизор. Без него с приставкой никуда. Здесь поле для выбора огромно! На любой вкус и кошелек. Стоит задуматься о покупке телевизора с качественной матрицей – все же устройство можно будет использовать и по прямому назначению, так зачем «ломать» глаза, вглядываясь в пиксели: www.citilink.ru

фото: ALEX BELLUS/CXC SIMULATIONS

И, наконец, руль, педали, КПП, button box… Непосредственное управление, один из важнейших этапов выбора. Скупиться здесь не стоит, да и не получится этого сделать. Иначе на дешевом наборе вы не радость получите, а сплошные муки и разочарование.

Базовый набор за приемлемую сумму

Logitech G29/Logitech G920 (один и тот же базовый набор, просо модель G29 предназначена для PS4, а G920 настроен под Xbox One). Оба продаются по цене 20 000 рублей: yandex.ru

Это тот минимум, к которому стоит стремиться.

Средний ценовой диапазон рулей – максимум для консолей

Если вы можете поднять планку своего бюджета, это всегда хорошее решение для поднятия точности управления и реализма.

Одним из вариантов можно попробовать управление Fanatec, например Xbox One Competition Pack или CSL Elite F1 set для PS4 (правда, в России эти наборы обнаружить очень непросто, но можно поискать б/у модели).

Совет: при подборе проконсультируйтесь с форумчанами, они помогут вам советом, где, что и за какие деньги приобрести: forum.simracing.su или выберите любой другой понравившийся вам профессиональный форум.

Xbox и PS4 – это хороший способ получить адекватную, вполне реалистичную обратную связь. Главная загвоздка – в поддержке периферии, в частности, наборы под консоли имеют ограничение по педалям, их здесь будет только две. Чтобы поставить руль с тремя педалями и ручной КПП, придется раскошелиться гораздо больше.

Симулятор на базе компьютера

Но если вы готовы потратить больше (50-80, 100 тыс. рублей) за набор руль-педали-КПП, здесь все же придется перейти на уровень выше – ПК.

Если вы хотите максимально точную и реалистичную отдачу и максимальный опыт с кучей настроек, придется прикупить мощный компьютер.

Шаг первый: мощный ПК с мощной видеокартой и производительным процессором. Видеокарта (GPU) в компьютерной сборке под автосимуляторы особенно важна. Вариантов по сборке комплектующих не то что сотни – тысячи! Поэтому углубляться в тему мы не будем, лишь скажем, что ценовой диапазон от 80 тыс. рублей за блок до 120-140 тыс. рублей – это сегодняшняя реальность. Если хотите играть качественно, без фризов и тупняков, придется вложиться в блок.

Шаг второй: что касается монитора… его можно вложить в максимальную цену покупки или приобрести отдельно сборку из нескольких штук:

Шаг третий: независимо от того, какие периферийные устройства вы будете использовать, ПК предложит больше гибкости, реализма и настроек, чем консоли. Вы можете использовать вышеупомянутые рули Logitech или Fanatec, но здесь же открываются безграничные поля по покупке супердорогих, ориентированных на энтузиастов периферийных устройств. Если вы все же поедете по этому маршруту, рекомендуется приобрести рулевое колесо с базой Direct Drive.

База Direct Drive от Fanatec в основном считается лучшей из доступных форм обратной связи (руль-геймер) по силе, с быстрыми, четкими реакциями. Это происходит из-за того, что руль (непосредственно рулевое колесо) установлен на двигателе без зубчатой передачи.

Рули с прямым приводом, как правило, стоят в мире от 1 000 $ и выше. Например, за руль Fanatec Podium Racing Wheel F1 в США придется отдать 1649,95 $ или 1 371 $ за SimCube 2 Sport. И это только стоимость базы. К ней еще придется докупать рулевое колесо и блок педалей… В общем, вариант для настоящих фанатов, граничащий с фанатизмом, или симрейсеров с тугим кошельком.

Подробнее о технологии, ее преимуществах и недостатках читайте здесь:

Видео взято с YouTube-канала «Sonchyk»

Не стоит забывать про педальный узел. Он тоже важен для реализма, особенно педаль тормоза. Топовые технологичные педальные блоки используют гидравлику для имитации фактических тормозных усилий, которые ощущают гонщики F1 или Indycar например. Такие педали обойдутся чуть более чем в 1 000 $, например Heusinkveld Sim Pedals Ultimate.

Лучшие гоночные симуляторы «под руль»

Наконец, ничто из всего вышеперечисленного не будет иметь значения, если вы не используете лучшее программное обеспечение, а вернее автосимуляторы как таковые.

Для серьезно преданных энтузиастов существует только два названия игр (извините – автосимуляторов): iRacing, который известен в основном своими многопользовательскими и киберспортивными аспектами, и признанный многими фанатами сим-серии Asetto Corsa.

Как Assetto Corsa, так и Assetto Corsa Competizione известны своей невероятно детализированной физикой, моделями шин и большой подборкой модов и модификаций автомобилей. Инструменты для разработчика легко доступны, а это означает, что специалисты, подобные тем, кто работает в CXC Simulations, могут добавлять свои собственные треки, автомобили или модификации. У iRacing пока все скромнее, но преданные фанаты не отчаиваются и готовы мириться с неудобствами, возможно временными.

Если вы не собираетесь много возиться с настройками и хотите получить доступную гонку, что называется Plug&Play, стоит обратить внимание на Forza Motorsport 7, Project Cars 2 и серию игр от CodeMasters, которая включает в себя такие симы, как F1, Dirt и Grid. Все эти игры также доступны на Xbox. Гонщики PS4 не смогут поиграть в Forza, зато у них есть легендарный Gran Turismo Sport. Доступный и реалистичный вариант.

Конечно, наш материал был не для фанатов, а для начинающих геймеров. Как видите, вариантов существует немало. Есть и экстремальные по своим ценам, но есть и вполне доступные. Поэтому выбрать может каждый для себя. Главное подойти к покупке с умом и взвешенно. Тогда все получится!

Как стать автомобилистом, не выходя из дома. Лучшие симуляторы вождения

На самом деле видеоигры — очень полезны. С их помощью можно расслабиться, получить визуальное удовольствие и научиться чему-то, например, вождению. Конечно, они не заменят практику, но в чем-то помогут: например, подучить правила дорожного движения и этикета на дорогах.

City Car Driving

Пожалуй, эта игра — главный помощник для начинающих водителей. В ней много точных деталей, имитирующих реальные дорожные ситуации. Может, сейчас графика и выглядит не совсем современной, но суть игры в обучении, а не в погоне за дорогой картинкой.

«Умный трафик, точно имитирующий движение транспортных средств в потоке, непредсказуемые пешеходы и внезапно возникающие опасные ситуации не дадут расслабиться и будут поддерживать атмосферу реальной дорожной обстановки. А полный спектр погодных условий и времени суток от дождя и утреннего тумана до ночной гололедицы и снегопада поможет подготовиться к вождению в самых неблагоприятных условиях.

Контроль соблюдения правил дорожного движения и голосовые сообщения позволят закрепить теоретические знания ПДД, принятые в разных странах мира, а специальные автодромы дадут возможность отработать различные виды упражнений: от обучения вождению и экзамена ГИБДД до отработки элементов экстремального вождения и контраварийной подготовки», — говорится на странице игры в Steam.

ПДД. Учебное пособие для автошкол. Вождение

Этот проект компании Geleos Media также направлен на обучение дорожным ситуациям. Графика здесь еще проще, но все предельно понятно.

«Реалистичный симулятор вождения — освойте все действия на площадке и в черте города, отработайте парковку, «змейку», подъем и спуск. Режим «Автошкола» — впервые в России представлен комплексный курс обучения, рассчитанный на 14 дней и состоящий из теоретических лекций по ПДД и практических упражнений. Полный курс аудиолекций — закрепите знания с помощью профессиональных объяснений и комментариев опытного преподавателя автошколы», — говорится в описании проекта.

3D Инструктор. Учебный автосимулятор

В 2012 году Multisoft представила свой вариант игры, способной обучить вождению. Графика в ней немного приятнее, чем в предыдущих проектах, но сам геймплей примерно такой же. К услугам пользователей — целый город с плотным движением на дорогах, дворы, забитые припаркованными машинами и снующими повсюду пешеходами, а также виртуальный автодром, на котором можно попробовать сдать экзамен.

Real Car Parking 2

Играть и учиться можно не только на ПК и консолях. В 2019 году Genetic Studios выпустила Real Car Parking 2 для мобильных устройств на Android.

Это приложение — отличный симулятор парковки. Игрокам нужно внимательно смотреть в зеркала и отслеживать показатели датчиков парковки. А они располагаются во всевозможных местах: от улиц до подземок.

SnowRunner

Помимо обучающих проектов есть игры, которые приносят настоящее удовольствие.

В конце апреля 2020 года компания Saber Interactive выпустила игру SnowRunner, в которой любой желающий может примерить на себя роль водителя грузовика (или большого внедорожника) в суровых условиях.

Спрессованная грязь Мичигана, заснеженные тропы Аляски, болотистая местность Таймыра — везде придется несладко. Здесь важны ваши навыки аккуратного и правильного вождения — ошибки могут дорого стоить.

Застрянете, придется вызывать эвакуатор.

Project CARS

А дальше — по классике. Гоночных игр на рынке хватает, причем есть и такие, которые радуют своим вниманием к деталям. Серия Project CARS как раз из них. Вы можете пробовать себя в разных классах автогонок, взаимодействовать с инженером, изменяя настройки автомобиля, и, конечно, участвовать в гонках. Кстати, графика в этой игре на высшем уровне.

Если вы фанатеете от ралли, вам точно придется по душе Dirt Rally 2.0. В этой игре сложное управление, поэтому не получится просто жать в пол на газ и надеяться, что таким образом вы выиграете. Каждая ошибка здесь имеет фатальные последствия.

Любите спокойное вождение на дальние расстояния? Вам подойдут «Дальнобойщики».

Уличные гонки? Это определенно про NFS. Еще можно покуролесить в GTA или Mafia, компьютерный трафик может вывести из себя любого.

Какую бы игру в итоге вы не выбрали, помните, что опыт вождения в ней не сделает вас первоклассным пилотом в реальной жизни. Многие профессиональные симрейсеры (участники виртуальных гонок) и вовсе не умеют водить.

Не игрушка. Как устроен и зачем нужен гоночный симулятор

Лихие 90-е с их неограниченной работой на гоночных трассах остались позади. Несмотря на растущие бюджеты, гоночные команды всё больше ограничены в реальных тестах, а компьютерные технологии продолжают выдвигаться на передний план. В ситуации, когда за пределами гоночного уик-энда у гонщиков всё меньше возможностей оказаться за рулём, продолжает расти роль симуляторов. То одна команда Ф-1 сообщает о доработке симулятора, то другая наконец-то получает в собственное пользование столь полезную вещь. Тем временем Nissan продолжает успешную программу, в рамках которой простые геймеры при помощи домашних симуляторов на базе PlayStation 3 и серии игр GranTurismo переквалифицируются в гонщиков высокого уровня вместе с профессиональной гоночной командой. Наконец, всё больше простых любителей автоспорта подходит к идее, что пора бы перебраться на новый уровень, сменив аркаду с джойстиком на нечто большее.

В общем, давно настал момент, когда надо разобраться: а что же собой представляют те самые симуляторы? Мы говорим не о руле с двумя педалями, которые вы присоединяете дома к компьютеру или приставке, а о чём-то более серьёзном — том, что может принести пользу и профессиональному гонщику. Мы постарались разобраться на примере профессионального симулятора, разработанного компанией GameSTUL.

Как это выглядит

…Промзона неподалёку от станции метро «Семёновская». Малоэтажное здание, перепрофилированное под офисы — с виду и не скажешь, что внутри, в одной из комнат, таятся симуляторы, на которых тренируются многие российские гонщики. Однако просим любить и жаловать – вот она, тренировочная база и одновременно место, где создаются новые симуляторы для всех желающих!

Если вы хотите получить в своё пользование самый навороченный вариант, то должны понимать: ему нужно не так мало места. Однако при желании можно заказать и что-то более миниатюрное: например, одна из моделей в сложенном виде вполне может использоваться как обычное компьютерное кресло, а затем всего за несколько секунд переходит в «боевой» режим.

Несколько секунд — и гоночное кресло готово к работе

В нашем «хардкорном» случае гоночное кресло установлено на специальной подвижной платформе Gordeo, перед которой расположены педали и сразу три экрана, обеспечивающие обзор «как бы из кокпита», плюс нашумевшие очки виртуальной реальности OCULUS RIFT 2, доработанные специалистами компании. Если просто гоночного кресла вам недостаточно, можно пойти по пути бывшего пилота Мировой серии «Рено» Даниила Мове: россиянин в своё время сохранил «на память» раму собственного болида Формулы «Русь», вокруг которого и построил дома симулятор.

На испытываемом нами симуляторе можно использовать несколько разных рулей, среди которых даже реплика рулевого колеса от «Феррари» Формулы-1. Переключение передач – лепестками, либо ручное, а можно и вовсе отдать его на откуп компьютеру.

Это если говорить о железе. Теперь перейдём к программной составляющей. Для тренировок в GameSTUL! используют программный симулятор Assetto Corsa — это адаптированная для игроков версия бывшего симулятора «Феррари», так что у него абсолютно гоночные корни. Программа позволяет задействовать и менять огромное количество параметров – как по настройке машины, так и по её поведению в зависимости от износа шин, количества топлива в баках или погоды. В вашем распоряжении различные трассы и типы автомобилей – то, что надо для изучения нового трека или получения прикидок по регулировкам машины. Есть возможность использовать и знаменитые rFactor и rFactor2, но, по признанию разработчиков симулятора, в настоящий момент они уже немножко устарели, хотя по-прежнему полезны.

Те самые очки OCULUS RIFT 2

Насколько похоже на реальность?

Что ж, самое время сесть за руль и сравнить ощущения с теми, что реально испытываешь на гоночной трассе (благо небольшой подобный опыт имеется). Отмечу, что в моём – дебютантском — случае установлен почти минимальный уровень раскачивания платформы с креслом – около 5 %. Новичку больше и не надо: а то тренировка может стремительно завершиться из-за того, что вас просто укачает.

Вообще, раньше я не очень понимал, как профессиональным гонщикам в принципе может стать плохо, хотя читал истории, что подобные проблемы возникали даже у Михаэля Шумахера. В итоге ваш автор провёл на симуляторе минут 20 — нет, потом не стало плохо, но лёгкое чувство дискомфорта действительно появилось. В целом кто-то может выдержать меньше, кто-то — больше, а кто-то вообще «неубиваемый», может держаться по несколько часов. Отчасти укачивание может быть вызвано использованием специальных очков Oculus, при которых изображение прямо на них, а не на экранах. Очки словно дополняют реальность, заставляют мозг по-другому реагировать на происходящее на трассе. Доводка Oculus только начинается, но уже очевидно, что это симуляторное будущее!

«Итак, меня «выпустили» на старый «Нюрбургринг» за рулём «Лотуса» конца 80-х годов с турбомотором. Сами понимаете: проехав пару кругов, всю гигантскую трассу не выучишь, но какие-то связки и места в памяти остаются, так что со второго круга начинаешь атаковать сильнее. Турбодвигатель даёт о себе знать: на разгоне автомобиль готов сорваться в занос, нельзя слишком рано жать на газ. Несмотря на выставленные на минимум настройки, всё равно чувствуются поребрики: при проезде по ним появляется знакомая вибрация. То есть всё достаточно похоже на реальность.

Играет свою роль и шлем: когда вылетаешь с трассы, что на первых порах немудрено, объёмное изображение очень даже к месту. Пусть и понимаешь, что авария ненастоящая, но тело невольно дёргается в противоположную от отбойника сторону, с этим ничего не поделаешь! А когда разгоняешься ближе к 300 км/ч, то автомобиль становится трудно удержать на трассе: он рыскает, пытается вырваться из-под контроля. Этот момент тоже напоминает реальную обстановку.

«Единственное, что не всегда точно отражено в симуляторе, это кочки и неровности асфальта, плюс меньше ощущаются перепады высот (последнее отчасти компенсируется всё теми же очками, но если просто смотреть на мониторы, то едешь по гладкой трассе). Для устранения перечисленных недостатков в Assetto Corsa используется технология лазерного сканирования трасс, позволяющая создавать максимально точную копию «живого» трека. Благодаря ей трасса буквально переносится в цифровой вид метр за метром, сохраняя все свои, даже мельчайшие, особенности».

Разные варианты рулей, включая «формульный»

«Многие жалуются на отсутствие физических ощущений и полагают, что ехать быстро и точно на компьютере им не позволяет именно нехватка обратной связи, — поясняет известный российский раллист Алексей Лукьянюк. — На самом деле визуальный канал даёт нам определяющий объём информации, и этого достаточно для развития новых умений и навыков. Конечно, в реальности ощущения во много раз полнее, и ехать по настоящей трассе порой даже легче, но так или иначе процесс управления машиной в основном строится на прогнозировании развития ситуаций. Если мы реагируем на физический импульс, то действуем по факту, без упреждения, а в случае визуальной оценки ситуации на основе опыта можно производить опережающие действия. Во всех видах спорта, связанных со скоростью, крайне важно уметь «смотреть вперёд», ведь мы двигаемся туда, куда направлен наш взор».

«В моём случае симулятор — хороший фитнес-тренажёр, — отметил со своей стороны пилот гоночной команды «Ниссан» Марк Шульжицкий, ставший первым россиянином в категории LMP1 «24 часов Ле-Мана». — Поработав в симуляторе час, очень сильно физически устаёшь. А вот ощущения сравнить пока невозможно. В реальности ты не всегда едешь так, как позволяешь себе на симуляторе. Реальная жизнь и реальная угроза — вот о чём нужно помнить».

Что это даёт

При мне за симулятором GameSTUL! Gordeo работал Алексей Карачев – гонщик, успешно выступающий в серии Blancpain за команду GT Racing Team Viatti. Алексею предстояло выступление на этапе в Сильверстоуне – трассе, которую он прежде не знал. Вот тут-то ему очень пригодился симулятор! Как вы понимаете, для начала пилот должен выучить конфигурацию круга, а уж затем можно начинать работу над настройками.

Благодаря симулятору Алексей получил в своё распоряжение виртуальную машину, максимально приближенную к её живому аналогу, установил схожий руль – и вперёд, на трассу! Один круг за другим по трассе — и в памяти уже остаются абсолютно все повороты. Ещё немного работы – и вот уже гонщик побивает виртуальный рекорд круга. Когда через несколько дней Карачев отправился на автодром, то уже точно представлял, как её необходимо проходить (естественно, всё равно на практике вносятся коррективы).

Гонщик GT Racing Team Viatti Алексей Карачев

Так что для профессионального пилота первая роль симулятора – это именно изучение (или извлечение из памяти) трассы. Дальше уже можно работать над настройками: подвеска, развесовка, уровень атаки антикрыла и многое другое. Понятно, что на реальной трассе многое может оказаться по-другому, симулятор не может дать стопроцентного совпадения, но какую-то базу вы получите.

«Симуляторы являются частью подготовки профессиональных гонщиков, — говорит Шульжицкий. — Сегодня это один из самых эффективных инструментов выучить трассу и подготовить себя к соревнованиям. К слову, в настоящее время не только гонщики работают на симуляторах, но и команды — когда обучают своих инженеров работать с машиной и настройками».

У Лукьянюка своя версия, что ещё могут дать симуляторы: «Как правило, на них я стараюсь искать резервы в себе — компенсирую недостатки модели автомобиля своими действиями. Это сильно помогает, когда приходится пересаживаться на новый автомобиль в реальности. Так легче быстро адаптироваться и подстроиться под машину, когда нет возможности качественно её настроить. Симулятор, при правильном подходе и отношении, может заметно повысить уровень многих навыков, особенно если чередовать виртуальные гонки с реальными. Я периодически в паузах между гонками тренируюсь в Richard Burns Rally и LFS — перед Ралли Финляндии WRC обязательно буду продолжать эту добрую традицию!»

Это если говорить о пользе для профессионального спортсмена. Если же вы просто хотите гонять дома в своё удовольствие, то можете быть уверены: это самое удовольствие непременно будет получено. Плюс не забывайте, что симулятор в теории может и стать вашим пропуском в профессиональный спорт – так, как это произошло у самого Шульжицкого, который стал победителем Nissan GT Academy в том числе после успешных испытаний на симуляторах дома во Владивостоке.

Победитель российского проекта GT Academy 2012, гонщик «Ниссана» Марк Шульжицкий

Цена вопроса?

Не секрет, что гонки – один из самых дорогих видов спорта. Постоянно нужна новая техника и так далее. Ну а как с симуляторами? Очевидно, тут есть несколько уровней. Нет никакого смысла сразу покупать себе самый навороченный вариант: вдруг через день вы поймёте, что прежний азарт внезапно пропал? Бюджетный, но при этом вполне качественный симулятор обойдётся примерно в 25 тыс. рублей. Правда, это касается именно железа: могут потребоваться дополнительные аксессуары, плюс, конечно же, руль, педали и компьютерная программа, где вы и будете гоняться.

Дальше уже можно переходить на следующие уровни – 35, 40, 50 тысяч… Если же мы говорим о симуляторе, который стоит в студии GameSTUL! — том самом, с подвижной платформой, тремя мониторами, с бывшим компьютерным симулятором «Феррари» и очками виртуальной реальности, — то речь может идти о цене около миллиона рублей! Ну так, извините, там и уровень уже такой, что тренируются на нём профессиональные пилоты.

Вообще важный момент: нынешний уровень развития симуляторов (мы говорим о случаях, когда используется профессиональное кресло и всё остальное, а не просто аркадные гонки) уже не позволяет называть их простыми игрушками. Раньше кто-то мог даже стесняться собственного увлечения — например, просил службу доставки привезти симулятор в момент, когда это точно не увидят соседи. Сейчас же гоночный «девайс» — уже наоборот повод для гордости. Тем более раз в теории можно не ограничиться соревнованиями с такими же симрейсерами в чемпионатах типа OSRW, но и помечтать о чём-то большем.

И уж в любом случае после покупки симулятора у вас будет куда большее право критиковать условного Ферстаппена после его аварии или давать советы Росбергу в его почти безуспешной борьбе с Хэмилтоном…

Читайте также: В 2021 году Даниил Квят приезжает на этапы Формулы 1 в роли третьего гонщика Alpine, но гораздо больше времени проводит на базе команды, где работает на симуляторе. Пресс-служба Alpine выложила небольшой ролик, в котором Даниил подробнее рассказывает о своей работе. Даниил Квят: «Я третий и резервный гонщик в команде Alpine. В этом сезоне я должен быть готов сесть за руль в гонке, если команде это потребуется. В результате я постоянно тренируюсь и поддерживаю свою форму, чтобы быть готовым сесть за руль в любой момент. Помимо этого, я приезжаю с командой на большинство гонок и много времени провожу на симуляторе, помогая модернизировать нынешнюю машину и машину для следующего сезона. На мне лежит большая ответственность, особенно учитывая тот факт, что в следующем году сильно изменится регламент. В общем, в этом и состоят мои обязанности… Ещё я стараюсь быть хорошим парнем в общении с командой и много улыбаться! Мы используем симулятор для того, чтобы основываясь на прошлых гонках, добиться настолько хорошей корреляции данных, насколько это возможно, а также готовимся к предстоящим этапам. В последнее время корреляция показывает хорошие результаты, и все довольны работой симулятора, благодаря которому мы можем проверять решения, которые затем используем на трассе. Важно многое тестировать на симуляторе, учитывая серьёзные изменения в регламенте в 2022 году. Хорошо, что мы уже начали работу над новой машиной. Работа достаточно захватывающая, поскольку нас ждут интересные изменения. За последние годы симулятор стал достовернее. Все напряжённо работали, чтобы он стал настолько.

Ведутся разработки мотосимулятора для гонок в домашних условиях

Создаём систему электронного хронометража гонок

По будням, я уже 17 лет занимаюсь разработкой корпоративного софта, у меня было много разных хобби, но в итоге нашёл то, что держит уже 5 лет и не собирается отпускать. С 2013 года большую часть свободного времени я посвящаю мотокроссу и эндуро на внедорожных мотоциклах, в том числе регулярно участвовал в любительских соревнованиях. После неудачного дропа в июне 2017 года я оказался в больнице с полным переломом правой плечевой кости. Вышел из больницы, пришёл в себя и стало ясно, что ездить не получится ещё месяца два — три, а привычка к активной деятельности осталась. Тогда и решил, что надо попробовать самому организовать гонку для своих друзей. С технической точки зрения меня интересовал хронометраж, о том как я делаю собственную систему и провожу гонки читайте под катом.

В течение месяца вечерами написал первую версию судейской программы. Для реализации использовал C# и WPF, просто потому что их я лучше знаю и не нужно тратить время на изучение документации. В программе можно было записать участников со стартовыми номерами, разбить на классы и заезды. Во время гонки нужно было успевать руками вбивать номер участника, который едет через финишную черту. Всё работало хорошо, а учитывая небольшое количество участников в первой гонке (около 40 человек) посчитать всех руками было несложно.

Однако, как программисту мне хотелось большей автоматизации, не люблю ручную рутинную работу, к тому же записать руками заезд с сотней участников уже довольно трудно. В итоге в 2017 году провел ещё один этап, где было уже 3 отдельных класса и более ста участников, мероприятие прошло достаточно успешно и было принято решение к следующему сезону использовать электронную засечку.

На рисунке современная версия программы с поддержкой RFID и дистанционного управления со смартфона. В первой версии было гораздо меньше элементов.

Выбор оборудования

Конечно эта тема не новая, есть много готовых вариантов, но большинство из них не очень устраивало по цене. Например, профессиональная система гоночного хронометража от итальянской фирмы AMB стоит примерно 13000€ и имеет в комплекте 20 прокатных транспондеров. Каждый дополнительный чип стоит 100€ и они одноразовые, то есть через 3-5 лет, когда в них умрет аккумулятор, его не заменить штатным способом. В остальном система отличная, используется на всех мировых гонках, имеет точность до тысячных долей секунды и так далее. Для хоббиста, который организует гонки для друзей в свободное время эта система не подходит. Также я нашел много готовых систем хронометража марафонов, триатлонов и других подобных соревнований. Системы использовали RFID метки. Но там смущала специфика — люди финишируют марафон в лучшем случае на скорости 20км/ч, а в мотокроссе принято давать финиш по самому большому трамплину, на который заходят на скорости 70-80км/ч. Зато цена RFID метки около 11 рублей за штуку позволяла раздавать их в любом количестве.

Используем RFID

Вообще, RFID технология изначально не предназначена для засечки гонок, если почитать спецификации чипов и ридеров, можно найти ограничения по скорости движения чипа относительно антенны в несколько метров в секунду. Но я знал, что подобная система уже много лет успешно применяется в известной гоночной серии xsr-moto.ru, в которой я сам много раз участвовал и имел на шлеме их RFID метки. Сергей Миндин — организатор той серии любезно поделился информацией и указал мне на сайт motosponder.com, где он приобрел свою засечку.

Это помогло определиться с выбором первого ридера — Alien Technology F800, потому что я точно знал, что он будет работать в нужных мне условиях. Кроме Alien я рассматривал Imping Speedway Revolution R420 и глядя на качество SDK и документации собирался купить его. Но в итоге остановился на F800 как заведомо проверенном решении.

Ридер обошёлся мне примерно в 1600$, покупал в Москве, сразу докупил две антенны и 5 метровые ВЧ кабели к ним. Неприятным сюрпризом оказалась цена ВЧ кабелей. 10 метровый кабель будет стоить дороже самой антенны, а ещё его легко сломать, например перегнуть или раздавить ногой.

Решение: покупать готовый комплект оборудования и софта от motosponder за 3500$ дорого и не спортивно. Надо купить только оборудование, которое обошлось примерно в 2200$, а софт написать самому. Чего там сложного может быть? 🙂

Глядя на цены выше возникает закономерный вопрос: а нельзя ли было сэкономить? Купить китайский ридер, цены на которые начинаются от 200$ Такие мысли были, но ещё была мысль, что у меня сильно ограничено время, и важна стабильность итоговой конструкции и простота разработки. До этого я не имел никакого практического опыта работы с RFID и не представлял с какими физическими ограничениями могу столкнуться. Поэтому мысль о китайских ридерах была отложена, но не позабыта.

Обзор вариантов RFID

RFID — это общее название целого семейства технологий различающихся по частоте и протоколу обмена данными.

• LF RFID — килогерцовый диапазон, низкая дальность и скорость чтения.
• HF 14 Мгц — обычно это “магнитные” пропуска в здание, домофонные ключи, бесконтактные платежные карты, NFC в телефонах. В общем, очень распространенная частота, но радиус связи до одного метра. Опять же не подходит для моего случая. Однако я знаю одну отлично работающую систему хронометража построенную на смартфонах и карточках от метро. Только для отметки гонщика он должен остановиться и судья должен приложить телефон к метке.
• UHF

840 — 930 MHz — диапазон, на котором построены все системы хронометража массовых мероприятий. В оптимальных условиях метки читаются на расстоянии более 10 метров, скорости передачи данных достаточно, чтобы считывать метки по 50 и более раз в секунду, волны этих частот не настолько сильно поглощаются водой, как у следующего диапазона.

Чуть более подробно описание частот и стандартов можно почитать по следующей ссылке rfidcenter.ru/page/frequencies-ranges

UHF RFID

И так, я сделал вывод, что лучший вариант для моего применения — это диапазон UHF в зависимости от региональных ограничений это будут частоты примерно от 840 до 930 МГц и количество каналов от 2 до 30.

Мой F800 предназначен для европейского региона и настроен на работу в диапазоне 865-867 Мгц. Вместе с ридером я купил несколько разных меток, все они имели характеристики дальнобойных по описанию производителя, конкретная дальность и скорость чтения обычно нигде не пишется, т.к. сильно зависит от условий. Я провёл довольно много экспериментов чтения разных меток, в разном количестве и конфигурации антенн. Вот сжатые выводы:

• На открытой местности если точно сориентировать метку на антенну, вполне реально получить стабильное чтение на расстоянии 10 метров.
• Форма поля у антенны похожа на каплю, поэтому самое уверенное чтение получается на расстоянии 3-5 метров от антенны — в самой широкой части капли. Конечно форма диаграммы направленности зависит от модели антенны, я применял плоские панельные антенны с заявленным усилением 10dbi, 60/65° antenna31.ru/?product=rfid-panelnaya-antenna-pa868-10-rhcp
• Антенны бывают круговой и линейной поляризации. При линейной поляризации дальность чтения значительно выше, но ориентация метки должна совпадать с ориентацией антенны.
• Все “дальнобойные” метки работают примерно одинаково. Тут нужно уточнить, что я использовал метки одного бренда — Alien, возможно они все на одном чипе.
• Включить максимальную мощность передачи далеко не всегда оптимальное решение. Дома в небольшой комнате из-за переотражений скорость чтения очень сильно падала. Тоже самое может случиться на открытом пространстве, если две антенны смотрят друг на друга, они будут работать как зеркала.
• Вообще с RFID больше проблем случается от слишком большой мощности и дальности чтения, чем наоборот. Если «светить» в поле на максимальной мощности можно получить много случайных чтений с большой площади (десятки квадратных метров). Поэтому важно регулировать мощность и расположение антенн таким образом, чтобы чтение проводилось на наименьшей площади.
• Скорость чтения меток зависит от их количества в поле зрения ридера. Капитанское заявление, но я изменил конкретные цифры для оптимальных условий:
  • Одна метка — 50-70/сек
  • 5 и более меток — 250-280/сек
  • Примерно 280 чтений в секунду — это предел для любого количества меток в поле, и конечно, если меток будет несколько десятков, скорость сильно упадёт из-за коллизий
• Метка на реальном мотоцикле движущемся со скоростью более 80 км/ч читается, но не в любом положении, желательно, чтобы метка и антенна были ориентированы таким образом, чтобы смотреть немного друг на друга. Например антенна слегка направлена в сторону гонщика, а метка наклеена где-то на передней части мотоцикла. При меньших скоростях метка и антенна могут быть строго перпендикулярно трассе.

На данном этапе всё выглядело неплохо, 50 чтений в секунду, означали, что среднее время между чтениями 20 миллисекунд, но это тоже нужно было проверить. Программа для сбора статистики была дополнена расчетом разницы времени между чтениями, она выводила худшее, лучшее время и восемь долей измеренных в миллисекундах. Тут выяснилось, что читает ридер далеко не равномерно. Это объясняется протоколом, по нему ридер обязан прекращать вещание хотя бы на 10 миллисекунд каждые несколько секунд. Вот так выглядел тест для двух меток в поле:

• 44 мс — худшее
• 20 мс — десятый дециль
• 1 мс — лучшее
• 3.2 мс — среднее время
• 104 чтения в секунду

То есть за 5 тестовых секунд большая часть чтений шло с разрывом в одну миллисекунду, а потом тишина в 44 миллисекунды. Это неприятная особенность для гонок, за 44 миллисекунды при скорости 20 метров в секунду гонщик проезжает 80 сантиметров и в случае помех может просто проехать мимо антенны. Примерно такая ситуация и воспроизвелась в реальном тесте описанном выше. И решение тоже есть — направлять антенны в сторону гонщиков, тогда пространство, а значит и время для чтения сильно увеличивается. И конечно нужно добавлять запасные способы отслеживания гонщиков, например: запись видео, человек с бумажкой и карандашом, человек, который вводит номера в программу руками.

Конфигурация линии финиша

Одно дело считывать метки с антенной на столе, а другое в реальном заезде с гонщиков. Я рассматривал два основных варианта конфигурации линии финиша.

Первый — антенны расположены на штативах по бокам от трассы. В идеальном варианте, антенны вообще стоят только с одной стороны и “светят” поперек трассы. Но при этом расположение меток на гонщиках становится несимметричным, нельзя, например запустить заезд в обратную сторону. К тому же чтение только с одной стороны не так надёжно. Тогда нужно ставить антенны с обеих сторон трассы, чтобы они “светили” друг на друга. Это уже требует сооружения рамки над трассой, по которой будут проложены ВЧ кабели и даже в такой конфигурации остаётся проблема ширины трассы. Бывает так, что трасса шириной 8-10 метров, а с учётом запаса на установку штативов может получиться и 12-13 метров. На таком расстоянии легко могут случаться сбои чтения.

Второй вариант, проверенный за много лет motosponder и xsr-moto — установка антенн на рамке над трассой и направление их вниз. Метки нужно клеить на шлемы гонщиков или верхнюю часть туловища. В итоге получается, что расстояние от антенны до метки всегда будет не больше 1.5 метра ( высота рамки 3 метра, но гонщик редко проходит финишную черту со шлемом на уровне земли). А большую ширину трассы можно немного урезать самой рамкой.

На данный момент я использую рамку шириной 6 метров с тремя антеннами, ее ширину можно увеличить дополнительной секцией до 8-9 метров. После этого потребуется уже 4 антенны, расположенные немного шире. По опыту двух гонок в 2018 году ширины в 6 метров вполне достаточно, если установить рамку на медленном участке трассы. Это же повышает вероятность чтения меток — убиваем сразу двух зайцев.

Засекаем время

После того как с железом всё стало более менее понятно, пришло время собственно считать круги. На первый взгляд всё просто: создаём таблицу, где каждому гонщику присвоен идентификатор метки и записываем, каждый сигнал от ридера.

Почти так, но сигналы от ридера нужно фильтровать, ведь когда метка находится в поле зрения ридера, она считывается до пятидесяти раз в секунду. Также нужно учесть, что в редких случаях метки всё таки не читаются, поэтому программа засечки должна уметь получать данные в реальном времени от ридера, от оператора, который вводит номера вручную и позволять редактировать отметки уже после окончания заезда.

Данные, которые даёт ридер и оператор проходят через фильтр для дедупликации и превращается в дорожку номеров. Это одномерный массив номеров гонщиков, в том порядке в каком они пересекали линию финиша. Например: [1, 2, 3, 2, 3, 1]. Из такой дорожки можно увидеть, что гонщики прошли два круга, на первом круге позиции гонщиков были 1, 2, 3. Но на втором круге у номера первого случилась проблема и он оказался в конце. В итоге победил номер два, за ним номер три и потом номер один. Для расчёта финишного протокола используется именно порядок, а не временные метки. Это сделано для совместимости с классическим ручным хронометражём, когда судьи записывают дорожку номеров в тетрадку. Хотя такой функции пока нет, но легко внедрить загрузку дорожки номеров от дополнительного судьи. В результате подсчёта получается следующая таблица:

Заключение

Эта статья описывает только небольшой кусочек опыта, который я получил за последние 1.5 года. Дальше хотелось бы рассказать о создании сайта для регистрации гонщиков и публикации результатов в режиме Live, разработке второй версии аппаратного комплекса засечки на базе китайского RFID модуля и Orange Pi, процессе подготовки трассы, организации массового мероприятия и о многом другом. Если тема интересна, оставляйте комментарии.

Строим motion simulator из палок и синей изоленты

Обычно первый комментарий к статье про какую-то неведомую технологию выглядит так: «Вы бы перед тем как углубляться сначала рассказали что это и зачем нужно». Итак, сия чуднАя периферия призвана при игре в автомобильные симуляторы имитировать воздействие перегрузок на игрока. В данном случае это обеспечивается наклоном кресла по двум осям, следовательно получился симулятор движения с двумя степенями свободы.

Наглядная демонстрация:

Кусочек истории

Несколько лет назад увидел в Интернетах этот ролик. Захотелось построить что-то похожее. Рассудив, что такую конструкцию я не осилю, решил сделать просто качающееся кресло. Погуглил, оказалось Америку я не открыл и такие устройства бывают. Девайс, описанный в топике реализован по схеме racingseat, когда кресло закреплено на карданной передаче или её функциональном аналоге. Это уже вторая попытка реализации. Первой была схема joyrider, при которой кресло вращается на двух перпендикулярных осях в идеале пересекающихся в центре масс платформы. Также я исходил из того, что денег нет. Поэтому между хорошим, дешевым, плохим и дорогим пришлось выбирать хорошее и дешевое.

Комплектующие

Двигатель. Изучая тематические ресурсы на предмет выбора, так и не смог найти четкий ответ какой мощности двигатель нужен. В предыдущей версии я использовал двигатель от аккумуляторного шуруповерта, результат был не очень. Обычно для таких целей используют мотор-редукторы для стеклоочистителей автомобилей. Рекомендуют использовать узлы от автомобилей с большими лобовыми окнами (большие легковушки, автобусы, грузовые автомобили), поскольку электромоторы там мощнее. И даже несмотря на это симоводы обычно жалуются на малую мощность. Оценив бюджет я решил забить на рекомендации, смириться с малой мощностью и сделать дешево и сердито — прикупил два мотор-редуктора от Ланоса по $20 каждый. Двигатель маркирован как 30Ваттный. Я полагал пластиковая ведомая шестерня редуктора проживет недолго. К счастью я ошибся, спустя пол года использования не появилось даже люфта. Могу сказать, что по ощущениям мощности этих двигателей вполне достаточно. При желании можно поднять напряжение питания и получить еще немного динамики.

Карданная передача использована от карданного вала ВАЗ-2101.

$20
Блок питания 12В 350Вт заказан в Китае, поскольку в ATX’овом блоке питания чуть меньшей мощности срабатывала защита даже при работе одного двигателя. Думаю эту защиту при желании можно легко отключить, но не стал заморачиваться. Китайский же тянет оба двигателя не напрягаясь.

$30
Шарниры ball joint – шарниры, передающие усилие мотор-редукторов на кресло. Не знаю как этот шарнир называется по-русски. Возможно шаровой шарнир. Первая мысль была использовать рулевые наконечники от автомобиля. Купил, попробовал — оказались слишком тугие и громоздкие. Затем решил сколхозить самодельные — оказались слишком большими зазоры. В результате заказал в том же Китае по $3 за штуку. Забавно, что когда я пытался найти такие шарниры в оффлайн, в конторе, специализирующейся на продаже подшипников, надо мной малость посмеялись и сказали что такое найти невозможно.
Пара автоматических выключателей для защиты от КЗ.
Автомобильное кресло с неизвестной родословной, и совершенно точно нелегкой судьбой.
Метизы, железо, провода, всякие мелочи вроде вениляторов, ХЗ сколько.
Игровой контроллер aka Logitech G25, компьютер, монитор и остальное уже было в наличии.
Несколко фотографий для понимания механической части. Крепление карданного шарнира и двигателей с упомянутыми выше ball joint. Заодно можете посмеяться над над моими скилами сварщика и маляра:

Электроника.

Некоторые места в схемах были исправлены уже на текстолите, так что не рекомендую повторять. Рисуем платы, расчехляем лазерный утюг, тапок для съемки. Получаем следующее:

И упаковываем все в элегантный корпус:

Само собой не обошлось без косяков и в некоторых местах плату пришлось исправлять.

Необходимая для работы информация (задание положения двигателя) передается через переходник USB-Serial TTL на микросхеме cp2102 в контроллер. Контроллер реализован на МК atmega88 с минимальной обвязкой. Для удобства добавлен четырехразрядный семисегментный индикатор. Контроллер по сигналу обратной связи, датчиком которой выступает переменный резистор на оси мотор-редуктора, определяет фактическое положение двигателя и при необходимости вносит в него коррективы. В контроллере реализован пропорциональный регулятор. Прошивкой скорее всего не поделюсь, т. к. не люблю бэкапы. В драйверах двигателей реализован H-мост. Контроллер имеет возможность открыть любой из транзисторов моста, что в данном случае избыточно. Из-за этого пришлось городить логическую защиту от КЗ. Достаточно было бы передать из контроллера в драйвер сигналы направления и разрешения.

Рисуем остальные части совы Как то так все это выглядит если собрать вместе:

Софт для компьютера.

Для меня было откровением, что многие игры реализуют вывод телеметрии. Раньше я думал, что получить данные о физической модели игры можно только с помощью черной магии и метода научного тыка в память процесса. Оказывается нет, часто разработчики игр заморачиваются над выводом соответствующих данных через сокет. Отличное место чтобы изобрести еще один велосипед, а то я уже почти оправился от предыдущего. Но тут что-то пошлО не так и я решил посмотреть готовые варианты. А их есть как минимум два бесплатных:
X-Sim напичкана массой свистелок вроде возможности прикручивания плагинов, перехватывания состояния джойстиков, но сложна для старта. Список поддерживаемых игр.
SimTools относительно новая программа, значительно проще первой, но обладает меньшим функционалом. Для старта самое оно. Список поддерживаемых игр.
Обе программы допускают вывод необходимой информации через последовательный порт (в данном случае виртуальный). Поддерживаются практически все более-менее известные преимущественно автомобильные, но есть также и авиационные симуляторы.

Думаю в комплект к этому девайсу неплохо бы поиметь Oculus Rift. Только вероятно понадобится вторая версия, поскольку у первой гироскопы с ума сойдут.

Хочу извиниться перед теми, кто просмотрел все картинки, но так и не увидел синюю изоленту, и перед читателями, кто сюда дочитал, за пост вида КакНарисоватьСову.jpg. Изначально он не планировался, поэтому не вся информация о процессе изготовления сохранилась. Но по крайней мере статья расскажет о подобных устройствах тем, кто не задумывался об их существовании. Еще несколько видео с этой железкой есть в этом плейлисте.

Пишем симулятор гонок

В данной статье представлены методы для создания математической модели автомобиля, позволяющие достаточно точно симулировать физику авто на уровне лучших современных симуляторов гонок.

Суть математической модели автомобиля — в зависимости от состояний элементов управления автомобилем, таких как педали дросселя («газ»), сцепления, тормозного усилия, руля и переключателя передач, выводить результирующие силы на каждом колесе авто, а также некоторые промежуточные значения, такие как скорость вращения колёс, обороты двигателя и т.п.

В рамках статьи не рассматривается реализация взаимодействий между твёрдыми телами. Этим может заняться любой физический движок, симулирующий физику твёрдых тел. Он должен поддерживать статические тримеши, динамические примитивы и соединения — этого будет достаточно.

Основные части, которые необходимо рассмотреть при создании мат. модели автомобиля:

Часть 1: Крутящий момент

Крутящий момент — есть вращательное действие силы. Это основа движущей силы автомобиля. Он создаётся в двигателе и передаётся колёсам, где есть рычаг, преобразующий крутящий момент в силу.

1.1 Двигатель автомобиля

Как уже было сказано — двигатель это источник крутящего момента. Для моделирования работы двигателя достаточно задать следующие характеристики:
1) зависимость крутящего момента от текущей скорости вращения коленвала;
2) инертность вращающихся элементов (совокупность маховика, коленвала и проч.)
3) тип расположения (продольно/поперечно);
при рассматривании двигателя внутри авто нам понадобится ещё одна характеристика:
4) масса двигателя.

Рассмотрим эти характеристики подробнее. Мощность двигателя определяется его крутящим моментом, причем эти две величины меняются в зависимости от “оборотов двигателя”, т.е. от скорости вращения коленвала. Типичный график изображён на следующем рисунке:

Необходимо задать график крутящего момента, а мощность рассчитывается следующим образом:

где RPM — текущие «обороты двигателя». Как видно, при 7000 об/мин мощность равна крутящему моменту, в этой точке графики всегда пересекаются.

Крутящий момент, развиваемый двигателем, равен:

Куда направлен этот крутящий момент? Это зависит от сцепления, которое мы рассмотрим позже. А сейчас этот момент просто раскручивает наш мотор:

Вот так работает мотор. Однако эта формула не полная, так как существует так называемый обратный момент, возникающий при сбросе газа и заставляющий мотору снижать свои обороты:

Теперь ещё раз дополним этот участок — здесь заранее необходимо учесть фактор сцепления.

Чуть не забыл упомянуть о холостом ходе. Делается просто — когда обороты ниже определённого значения — величина открытия дросселя немного увеличивается.

Приблизительная структура нашего мотора на языке C++ будет выглядеть так:

Примечание: я привёл эту структуру только для того, чтобы читатель понял принцип, я советую НЕ использовать эту структуру, а писать свою в соответствии с выбранной вами архитектурой вашего приложения.

1.2 КПП

В коробке переключения передач происходит две вещи — преобразование и передача крутящего момента. Для моделирования работы КПП достаточно задать следующие характеристики:
1) передаточные отношения всех передач;
2) передаточное отношение “главной пары”;
3) КПД коробки передач.

Скорость вращения коленвала достаточно высока, например, на холостых оборотах она составляет около 16 полных оборотов в секунду. Поэтому в коробке передач существует так называемая «главная пара» — пара шестерёнок, представляющих базовый редуктор. Главная пара всегда включена.

Если вы взглянете с умным видом на график мощности, то поймёте, что он достигает маскимальных значений только в некотором диапазоне (особенно у гоночных машин он становится совсем узким). Для этого и нужны все передачи в КПП — чтобы держать мотор в диапазоне максимальной мощности.

Посмотрим, что же происходит с крутящим моментом, переданным в коробку передач:

Далее для примера привожу коэффициенты в КПП для «двенашки»:

КПП также действует и в обратном направлении — колёса раскручивают мотор. Это проще всего описать несколькими уравнений:

Последние две величины крутящего момента должны быть приложены к мотору и к колёсам соответственно. Возможно это не лучший вариант, так как тут явно что-то не так с величинами измерений, но работает это отлично.

1.3 Дифференциал

Это устройство позволяет вращаться колёсам с разными скоростями и при этом передавать на эти колёса крутящий момент.

Существуют межколёсные и межосевые дифференциалы. Для гоночных автомобилей часто устанавливают самоблокирующиеся дифференциалы, которые блокируются при появлении крутящего момента, а при его отсутствии дают вращаться колёсам независимо друг от друга.

На кольцевых и раллийных автомобилях эти дифференциалы управляются электронно, то есть задаётся график степени блокировки в зависимости от крутящего момента. Это позволяет значительно улучшить «управляемость» машины.

Простым способом смоделировать блокирующийся дифференциал явлется выравниваение скоростей вращения колёс, пример для двух колёс:

где Wh[].Rotation — скорость вращения определённого колеса, DiffForce — значение от 0 до 1 — сила блокировки дифференциала. В этой формуле также присутсвует множитель Throttle * Clutch, благодаря чему эффект блокировки возникает только при наличии крутящего момента. Если этот множитель убрать, то блокировка на заданную величину будет происходить постоянно.

Часть 2: Шасси

Теперь рассмотрим сам автомобиль. Несущий каркас, на котором держится мотор и всё остальное, взаимодействует с землёй посредством шасси.

Здесь стоит сказать о модели авто, которую мы составляем в стороннем физическом движке, моделирующем поведения твёрдых тел. На рисунке выше представлен пример — колёса это цилиндры, кузов это бокс, соединены они посредством соединения типа слайдер.

Ограничения движения этого соединения задают максимальный ход колёс в вертикальном направлении относительно кузова. Теперь рассмотрим подробно это движение.

2.1 Амортизаторы

Амортизаторы состоят из двух частей — демпфирующей и пружинящей — стойка и пружина. Стойка гасит колебания, а пружина плавно передаёт нагрузку.

Как работает пружина, думаю, никому объяснять не надо:

Полученная величина очень важна — это первая величина, которую мы передаём физическому движку, моделирующему физику твёрдых тел. По сути — это вертикальная сила, она передаётся от амортизатора к кузову в точке чуть выше самого колеса (примерно), а также она передаётся и самому колесу, только в другом направлении.

2.2 Распределение массы

Вертикальное давление на колесо, как будет показано дальше, сильно влияет на поведение автомобиля. Поэтому факт динамического перемещения давления между четырьмя опорами должен быть обязательно рассмотрен.

Та сила, которую мы нашли в предыдущем пункте, должна быть сохранена для каждого колеса, так как она нам понадобится, когда мы будем считать трение колёс.

Учтите также, что из-за расположения мотора не по середине мы имеем не равномерное распределение массы в состоянии покоя (на скриншоте выше машина затормаживает, не беспокойтесь). Если мотор спереди (чаще всего, но не всегда), то нагрузка на переднюю ось будет больше. У некоторых машин распределено 65% на переднюю ось и 35% на заднюю. У хороших машин, даже если мотор спереди, нагрузка может быть 50/50, но в большинстве случаев где-то 60/40.

2.3 Кинематика подвески

Пункт в принципе не обязательный, но если вы пишете серьёзный симулятор, то на это тоже следует обратить внимание.

Необходимо задать значения углов каждого колеса, таких как сход/развал (см. дальше), в зависимости от текущего положения и поворота колеса. На рисунка далее видно, как в реальности изменяются углы.

Это даёт ощутимый эффект в управляемости.

Часть 3: Сцепление шин с дорогой

3.1 Вращательное и поступательное движения колёс

Отчего вращаются колёса? Ну для начала от нашего мотора. Мы посчитали крутящий момент, который на них передаётся, осталось только его приложить:

Отчего же двигаются колёса? Двигает их связь с кузовом, то есть исходит это от физического движка. Следует отметить, что рассмотрению подвергнутся продольные и поперечные скорости движения, как показано на рисунке выше.

3.2 Тормозные механизмы

Тормоза устроены просто, но и тут есть небольшие нюансы. Во-первых, это ручной тормоз, я покажу как правильно его сделать и почему от него «заносит», а во-вторых, это распределение тормозного усилия.

Обычно при торможении вертикальная нагрузка на передние колёса значительно больше, чем на задние, поэтому передние колёса могут тормозить лучше.

Ручной тормоз устроен аналогично, только действует он исключительно на задние колёса:

Отчего же машины так классно заносит когда дёргаешь ручник? Передние колёса при этом не теряют сцепления, так как ничего не меняется, а задние блокируются, отчего появляется скольжение и задняя ось начинает пытаться обогнать переднюю, что и называется занос.

Для общего развития — ещё есть понятие «снос» — это когда передняя ось скользит, а задняя нет, то есть обратная ситуация заносу.

3.3 Трение шин

Самая важная часть. Я предпочитаю рассматривать продольное и поперечное трение в отдельности, хотя можно работать и с векторами. Просто плоские графики лучше воспринимаются.

Итак, в зависимости от скорости скольжения двух поверхностей относительно друг друга, сила трения между ними изменяется. Для колёс этот график может выглядеть так:

Как видим, чем сильнее скольжение, тем меньше сила. Это так для асфальта, но например не так для гравия — этот график может быть сильно изменён, всё зависит от покрытия и типа шин. С этим приходится экспериментировать.

Рассмотрим сначала поперечную силу — с ней всё просто. У нас есть скорость поперечного движения колеса (из физеского движка) — это и есть скорость скольжения. При помощи графика мы получаем поперечную силу, действующую на колесо:

Теперь рассмотрим продольную силу. Тут всё немного сложнее, так как необходимо учесть вращение колеса.
У нас есть продольная и вращательная скорость, найдём скольжение:

Теперь рассчитываем возникающую силу трения в продольном направлении:

Две полученые величины — продольная и поперечная сила не могут быть максимальными одновременно, тут необходимо действует правило «окружность трения», известное среди профессиональных гонщиков:

В некоторых случаях это может быть эллипс.

Следует также отметить, что ещё необходимо учесть угол поворота руля, если вы рассматриваете локальную систему координат при получении продольной и поперечной скоростей, а также при приложении таких сил, то проблем не возникнет. Да и в противном случае необходимы лишь некоторые векторные преобразования.

3.4 Сход/развал

Со сходом всё просто — задаём углы при расположении тел в физическом движке. Эффект проявится сам. Если Вы знакомы с такими понятиями и в жизни их ощущали, то сразу заметите, в противном случае можете не моделировать сход.

В случае развала у нас появляется дополнительная зависимость величины результирующей силы трения от угла наклона колеса.

Трение максимально, когда колесо стоит перпендикулярно, но в поворотах, когда весь автомобиль кренится и подвеска сжимается — угол колеса меняется. Именно для этого иногда выставляют небольшой угол развала. У гоночных машин он бывает огромным.

Не сложно догадаться, что эффект от этого тоже не маленький. Дело в том, что когда мы едем по прямой — нас не сильно волнует насколько хорошо сцепление с дорогой, а когда мы заезжаем в поворот — у внешних колёс (на них максимальная нагрузка от распределённой массы) сцепление становится максимальным, потому что они в повороте оказываются перпендикулярно плоскости дороги — пятно контакта шины с дорогой имеет в данном случае максимальную площадь. И всё это благодаря выставленному развалу.

3.5 Давление в шинах, уводы и подламывания

В жизни шины мягкие. В гонках это редко, но тоже встречается.

На самом деле смоделировать это очень просто — представим шину в виде пружины, чем больше она растянута, тем больше силы она передаёт. Чем выше давление, тем жестче пружина. Таким образом достигается эффект подламывания шины, благодаря которому создаётся невероятная реалистичность — каждый гонщик хорошо знает, что от давления в шинах, от жёсткости их боковины и их профиля сильно зависит поведение машины на дороге.

Сила трения передаётся мнимому (дополнительному телу), возникает разница в поперечном положении двух тел.

Далее всё просто: находим силу, действующую на основное тело, используя либо линейное уравнение F = kx , либо опять же строим нужный график для пущей реалистичности. Требования к зависимости следующие: сила стремится к нулю, если x стремится к нулю; сила стремится к бесконечности при x большем, чем ширина шины. Конечно на практике бесконечность не применима, поэтому результирующая сила ограничивается сверху силой трения.

Напомню также, что результирующая сила действует на оба тела.

Это всё, что необходимо знать об автомобиле, если Вы решили написать симулятор гонок.

Дополнительно выкладываю видео, качество ужасное, но смотреть можно. Если постараться, то можно углядеть мягкие шины 🙂

Бизнес-идея установки автосимулятора

• 1 Сколько нужно денег для запуска бизнеса на автосимуляторе
• 2 С чего начать бизнес на услугах автосимулятора
• 3 Как выбрать оборудование
• 4 Какой ОКВЭД необходимо указать для автосимулятора
• 5 Какие документы нужны для открытия
• 6 Какую систему налогообложения выбрать для автосимулятора
• 7 Нужно ли разрешение для открытия
• 8 Технология бизнеса
• 9 Новичку в бизнесе по установке автосимулятора

Многим женщинам часто приходится ходить на шоппинг вместе с детьми и мужьями.

Как правило, мужчинам быстро надоедает подобное занятие, поэтому в торговых центрах стали появляться различные виды развлечений.

Одним из них является автосимулятор. Это отличный вид отдыха для тех, кому не по душе шоппинг.

Он способствует развитию внимания и повышает скорость реакции у детей. Подобное развлечение подходит для различной возрастной аудитории.

Сколько нужно денег для запуска бизнеса на а втосимуляторе

На установке автосимулятора в крупном торгово-развлекательном центре можно построить бизнес, приносящий стабильный доход.

Для реализации этой бизнес-идеи потребуются капитальные вложения в размере около 1,2 миллиона рублей.

С чего начать бизнес на услугах автосимулятора

Инвестиции в бизнес по установке автосимулятора могут окупиться как за 4-5 месяцев, так и за год.

Это зависит от трафика, стоимости услуги и других факторов.

На покупку современной модели автосимулятора, оснащенного купюроприемником, системой сбора статистики и фискальным регистратором необходимо затратить около 1,1 миллиона рублей.

Кроме того, бюджет необходимо включить расходы на доставку и монтаж оборудования.

Для размещения автосимулятора необходим участок площадью от 10 до 15 квадратных метров. Таким образом, в крупном городе стоимость ежемесячной аренды составит около 20 тысяч рублей, в провинции цена может быть ниже.

Бизнесмену нужно будет учесть расходы на оплату электричества (около 10 тысяч рублей). К тому же, некоторую часть имеющихся средств придется вложить в рекламу нового аттракциона.

Интерактивный аттракцион можно разместить не только в торговом центре, но и в любом месте с высоким трафиком. При желании предприниматель всегда может сменить место локации своего бизнеса.

Современные модели автосимуляторов работают в автономном режиме. Предпринимателю не нужно будет нанимать дополнительный персонал для обслуживания клиентов.

Сколько можно заработать на услугах автосимулятора

Стоимость услуги использования автосимулятора составляет 150 рублей за 10 минут. Час подобного развлечения стоит 900 рублей.

Желательно, чтобы клиенты могли воспользоваться сервисом в любое время (с утра до вечера).

При средней загрузке автосимулятора в 50% и ежедневной работе предприниматель сможет получать от подобного бизнеса чистую прибыль в размере около 100 тысяч рублей ежемесячно.

В этом случае срок окупаемости вложений составит 9 месяцев.

Однако загрузка автосимулятора может быть выше (60-90%), что позволит вернуть стартовые вложения уже после 4 месяцев работы.

Как выбрать оборудование

Выбирая оборудования для автосимулятора можно приобрести все необходимые компоненты по отдельности. Однако лучше всего купить комплект оборудования. В среднем их стоимость немногим более одного миллиона рублей. В такой комплект входит телевизор, блок для переключения скоростей, компакт-диск, содержащий программное обеспечение, блок питания и педали (сцепление, тормоз, газ).

Какой ОКВЭД необходимо указать для автосимулятора

При регистрации данного направления деятельности необходимо будет в документах указать два кода, согласно ОКВЭД:

• деятельность парков с аттракционами, ярмарок – ему соответствует 92.33;
• деятельность динамических аттракционов – код 92.34.3
• иная деятельность, относящаяся к организации развлечений, отдыха и не включенная в другие группы – 92.72.

Какие документы нужны для открытия

Для начала своего бизнеса в данном направлении деятельности достаточно будет пройти государственную регистрацию в качестве индивидуального предпринимателя. Здесь в регистрационный орган необходимо будет:

• подать заявление на регистрацию в качестве индивидуального предпринимателя;
• открыть расчетный счет в банке;
• приложить к заявление ксерокопию паспорта;
• оплатить государственную пошлину за рассмотрение заявления.

Какую систему налогообложения выбрать для автосимулятора

Для данного направления деятельности, среди различных систем налогообложения лучше всего подходит упрощенка. Выбрав ее предпринимателю придется уплачивать 6% от полученной выручки. Помимо этого не придется дополнительно собирать документы для отчета о понесенных расходах.

Нужно ли разрешение для открытия

Помимо свидетельства о государственной регистрации в качестве индивидуального предпринимателя потребуется получить разрешение только от владельца места, где будет установлен автосимулятор. Других разрешений и дополнительных лицензий не требуется.

Технология бизнеса

Основным является правильный выбор места размещения автосимулятора. Лучшим вариантом станет его установка в крупных торговых объектах и супермаркетах, вблизи рынков и мест массового скопления народа. Не помешает и рекламная компания. Она позволит привлечь максимально возможное количество потенциальных клиентов. Даже в крупных торговых объектах не лишним будет установить штендеры, другую наружную рекламу с указанием места расположения и стоимости.

Новичку в бизнесе по установке автосимулятора

Ответить Отменить ответ

Лучшие бизнес-идеи 2020 года

Как покупать доходную недвижимость на фондовом рынке от 50$ до 3 000 000$ и получать ежемесячные дивиденды в валюте

Новый бизнес план доходного дома – 5 отличий на рынке в 2021