談汽艇電氣模擬訓練平臺

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摘要:目前電氣模擬訓練平臺的研究，主要集中于車輛、工程機械電氣系統(tǒng)教學實訓平臺的研究，對汽艇電氣模擬訓練平臺的課題研究較少，本文針對汽艇電氣模擬訓練平臺進行了研究。

關鍵詞:汽艇;電氣系統(tǒng);模擬訓練平臺

隨著國家經濟的發(fā)展和我國海洋權益意識的增強，汽艇在水上指揮、交通、救護和巡邏執(zhí)法等任務中發(fā)揮著重要作用?，F代汽艇大量運用電氣系統(tǒng)來提升性能，汽艇電路越來越復雜，維修保障難度逐漸增大。因此研制能展示汽艇電氣系統(tǒng)結構的教學器材，解決汽艇電氣系統(tǒng)培訓難題任務擺在面前。汽艇電氣模擬訓練平臺實訓平臺用于教學實訓和考核，可以模擬出汽艇在實際使用過程中出現的電氣故障現象，進行故障排除訓練，對提高汽艇電氣系統(tǒng)維修課程的教學效果和受訓人員維修技能水平都有顯著效果。

一、汽艇電氣實物模擬系統(tǒng)方案研究

(一)方案目標通過研究汽艇電氣系統(tǒng)，設計功能全面、布局合理的“汽艇電氣實物模擬訓練平臺”;方案中創(chuàng)新性加入了用于模擬電氣系統(tǒng)故障的設置模塊，通過對故障現象的分析、診斷與排除培養(yǎng)學員對電氣系統(tǒng)結構、工作原理、故障排除及設備性能恢復等知識和技能的掌握;通過研究汽艇電氣實物模擬系統(tǒng)的使用方法，編寫使用指導，為訓練平臺的推廣應用奠定基礎。

(二)開發(fā)原則(1)實用性:模擬訓練平臺基于專家和技術人員經驗和實裝研制，受訓人員可迅速掌握汽艇電氣系統(tǒng)原理、操作和維修技能。(2)真實性:模擬訓練平臺應用汽艇實物研制，訓練操作和維修過程有極高的相似度、訓練交互性優(yōu)良。(3)易操作性:平臺簡潔直觀，操作方式具有易學、易用、易維護特點。(4)啟發(fā)性:專家與技術人員的經驗缺乏嚴謹的理論依據，很難建立精確的數學模型，但對問題解決有很強的針對性，即啟發(fā)性知識。模擬訓練平臺有使用邏輯性，也有啟發(fā)性，結合專業(yè)知識和經驗來解決實際問題。

(三)總體方案總體方案含教學和考核模式內容，通過對汽艇電氣系統(tǒng)模擬，使學員掌握電氣系統(tǒng)結構、工作原理;培養(yǎng)學員根據故障現象分析原因，判斷排除故障的能力;達到理論聯系實際，以模擬平臺統(tǒng)代替實物的教學目的。訓練平臺含電源起動及系統(tǒng)、儀表與報警系統(tǒng)、助航電氣系統(tǒng)、故障模擬模塊等組成，需與實物同樣的操作按鈕，顯示儀表及助航設備，再現各部件對電氣系統(tǒng)操作的邏輯反應。(1)總體設計。用實物模擬方法實現，系統(tǒng)總體設計如圖1所示。模擬平臺具有:電源及起動系統(tǒng)、儀表與報警系統(tǒng)、助航電氣系統(tǒng)、故障模擬系統(tǒng)。(2)基本功能模式。教學訓練模式:教學訓練模式主要用于學員或維修人員的初級訓練，提供電氣系統(tǒng)各部分結構、系統(tǒng)工作原理、裝備操作、電氣故障設置及排除等?？己擞柧毮Ｊ?考核訓練模式用于對學員或維修人員技能考核，在模擬訓練平臺上考核進行電氣系統(tǒng)操作和故障排除等。(3)系統(tǒng)物理邏輯結構。從物理結構上看，如圖2示，電源及起動系統(tǒng)給儀表及報警系統(tǒng)和助航電氣設備系統(tǒng)提供電能，故障模擬系統(tǒng)在電源及起動系統(tǒng)、儀表報警系統(tǒng)和助航電氣設備系統(tǒng)中分別設置了故障點。

(四)系統(tǒng)布局參考實裝結構、根據理論教學和故障考核的實際需求，模擬訓練平臺布局基于安全、易于觀察、操作方便，便于現場教學等要求，系統(tǒng)布局如圖3所示。模擬訓練平臺以開關電源代替部分電源，以直流電機代替柴油發(fā)動機，用可調電阻替代傳感器，利用開關狀態(tài)模擬故障的設置和排除。

二、汽艇電氣模擬訓練平臺功能

“汽艇電氣模擬訓練平臺”具有完整的電氣結構，布局合理，創(chuàng)新性加入故障設置模塊，可模擬各種電氣系統(tǒng)故障，平臺具有功能:(1)原理教學:幫助受訓人員掌握汽艇電氣系統(tǒng)的組成、功能和構造原理．學習汽艇電氣系統(tǒng)常見故障的排除方法。(2)操作訓練:以強化操作技能為目的，培養(yǎng)受訓人員按照相關規(guī)程，準確、迅速地完成汽艇電氣系統(tǒng)操作。(3)維修訓練:幫助受訓人員掌握型汽艇電氣系統(tǒng)維修技能。提供實物模擬的汽艇電氣系統(tǒng)的維修，受訓人員在實物模擬系統(tǒng)的幫助下，快速診斷汽艇電氣系統(tǒng)故障，并進行故障排除。(4)訓練考核:在完成汽艇電氣系統(tǒng)的教學任務后，可對受訓人員直接進行維修技能考核，確認受訓人員技能水平。汽艇電氣模擬訓練平臺可以實現“講學練考評”一體化多和功能化，提高了教學的方便性和效率。

三、汽艇電氣模擬訓練平臺特色

“汽艇電氣模擬訓練平臺”包括電源起動系統(tǒng)、儀表與報警系統(tǒng)、助航電氣系統(tǒng)、故障模擬系統(tǒng)等部分，是高相似度模擬訓練平臺。臺面設計了集成性接線端子，用于電氣系統(tǒng)的檢測、故障設置及排除。平臺的布線針對不同電路和功率的選用不同顏色、線徑的導線用于連接和標識(參考圖3)。電氣系統(tǒng)布線用明線，開關電源及故障設置模塊布線用暗線布設方式。

(一)汽艇起動系統(tǒng)汽艇動力系統(tǒng)有兩套柴油發(fā)動機組，對應兩個起動系統(tǒng)，其包括蓄電池組、起動開關、起動按鈕、起動繼電器、起動機、發(fā)電機組、狀體檢測儀表等。平臺所用器件均與汽艇實物相同，從使用和維護等方面考慮，供電系統(tǒng)用小容量蓄電池和開關電源供電(24V30A)。直流電機(柴油發(fā)動機)用皮帶驅動發(fā)電機產生電力，為理解發(fā)電機轉速與輸出電壓關系，發(fā)電機組內加裝調速電位器，用于調節(jié)直流電機轉速，改變發(fā)電機輸出電壓。開關電源及直流電機裝在訓練平臺背面。

(二)汽艇儀表及報警指示系統(tǒng)設備儀表及報警指示系統(tǒng)用于顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)，讓駕駛員實時了解各系統(tǒng)的工作情態(tài)。兩套儀表報警系統(tǒng)主要包括油壓表、油位表、轉速表、水溫表、油壓報警指示燈、水溫報警指示燈、消警音、各種傳感器、儀表斷路器等。平臺所用各傳感器由可調電阻器替代，來模擬汽艇燃油箱中燃油的油位、發(fā)動機的機油溫度和壓力、冷卻水溫度、齒輪箱的機油壓力等傳感器產生的信號，經線束與控制總成和儀表相連接。燃油位置傳感器檢測燃油箱的油量，旋轉油位旋鈕即模擬當前油量。模擬水溫傳感器可以模擬當前冷卻水的溫度。油溫傳感器檢測當前發(fā)動機機油的溫度，旋轉油溫旋鈕可以模擬當前機油溫度。發(fā)動機機油壓力傳感器檢測當前發(fā)動機機油壓力，旋轉發(fā)動機機油壓力旋鈕可以模擬當前發(fā)動機機油壓力。齒輪箱機油壓力傳感器檢測齒輪箱機油壓力，旋轉齒輪箱油壓旋鈕可以模擬當前齒輪箱機油壓力。油壓報警開關、水溫報警開關采用鈕子開關模擬。合上儀表燈斷路器，按下儀表燈按鈕給各個儀表燈供電，調節(jié)電位器旋鈕調模擬油壓、油位、水溫、油溫的變化，觀察相應儀表數值變化情況。合上油壓報警開關，油壓過低，報警指示燈亮。合上水溫報警開關，水溫過高，水溫指示燈亮，同時水溫報警喇叭進行聲音報警，按下消警音按鈕，喇叭停止工作。

(三)汽艇助航電氣設備系統(tǒng)汽艇助航電氣設備幫助汽艇正常工作，該系統(tǒng)共用了五個斷路器，斷路器起短路、過載、失壓保護功能，助航電氣設備主要包括航行燈、搜索燈、電喇叭、雨刮電機、疏水泵、手提燈及左右投錨等。接通電源，合上航行燈斷路器，按下航行燈按鈕，觀察航行燈情況，一切正常后，依次合上其他各路斷路器，按下相應按鈕，觀察其他助航設備工作情況。

(四)電氣系統(tǒng)故障設置模塊故障排除可以培養(yǎng)學員或維修人員電氣維修能力。故障設置有兩種方式:一是可以隨機設置故障，無故障指示燈。隨機故障可通過改變系統(tǒng)中接線端子的狀態(tài)來實現，也可通過改變設備結構等方式實現。二是可以通過故障設置開關模擬故障，有故障指示燈指示。系統(tǒng)設置故障設置開關，以鈕子開關控制故障點，模擬相應的電氣故障產生，且對應指示燈亮。模擬訓練平臺可靜態(tài)展示汽艇電氣系統(tǒng)、動態(tài)演示工作過程和故障設置及排除功能。教員利用實訓平臺系統(tǒng)講授電氣系統(tǒng)結構和工作原理，幫助學員厘清汽艇電氣系統(tǒng)的工作過程，掌握常見的故障現象、原因及排除方法，提升汽艇電氣系統(tǒng)維修的教學效果。總之，汽艇電氣模擬訓練平臺滿足了汽艇電氣系統(tǒng)的理論教學和實踐教學的需要，滿足電氣系統(tǒng)訓練和維修技能考核的需要，解決理實一體化教學需求，提高了教學效果和教學效率。

參考文獻:

［1］劉照，何珊，等．自主開放式汽車實訓平臺建設探索．實驗技術與管理雜志，2016，11．

作者：王正蘭 單位：陸軍工程大學訓練基地