谈汽艇电气模拟训练平台

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摘要:目前电气模拟训练平台的研究，主要集中于车辆、工程机械电气系统教学实训平台的研究，对汽艇电气模拟训练平台的课题研究较少，本文针对汽艇电气模拟训练平台进行了研究。

关键词:汽艇;电气系统;模拟训练平台

随着国家经济的发展和我国海洋权益意识的增强，汽艇在水上指挥、交通、救护和巡逻执法等任务中发挥着重要作用。现代汽艇大量运用电气系统来提升性能，汽艇电路越来越复杂，维修保障难度逐渐增大。因此研制能展示汽艇电气系统结构的教学器材，解决汽艇电气系统培训难题任务摆在面前。汽艇电气模拟训练平台实训平台用于教学实训和考核，可以模拟出汽艇在实际使用过程中出现的电气故障现象，进行故障排除训练，对提高汽艇电气系统维修课程的教学效果和受训人员维修技能水平都有显著效果。

一、汽艇电气实物模拟系统方案研究

(一)方案目标通过研究汽艇电气系统，设计功能全面、布局合理的“汽艇电气实物模拟训练平台”;方案中创新性加入了用于模拟电气系统故障的设置模块，通过对故障现象的分析、诊断与排除培养学员对电气系统结构、工作原理、故障排除及设备性能恢复等知识和技能的掌握;通过研究汽艇电气实物模拟系统的使用方法，编写使用指导，为训练平台的推广应用奠定基础。

(二)开发原则(1)实用性:模拟训练平台基于专家和技术人员经验和实装研制，受训人员可迅速掌握汽艇电气系统原理、操作和维修技能。(2)真实性:模拟训练平台应用汽艇实物研制，训练操作和维修过程有极高的相似度、训练交互性优良。(3)易操作性:平台简洁直观，操作方式具有易学、易用、易维护特点。(4)启发性:专家与技术人员的经验缺乏严谨的理论依据，很难建立精确的数学模型，但对问题解决有很强的针对性，即启发性知识。模拟训练平台有使用逻辑性，也有启发性，结合专业知识和经验来解决实际问题。

(三)总体方案总体方案含教学和考核模式内容，通过对汽艇电气系统模拟，使学员掌握电气系统结构、工作原理;培养学员根据故障现象分析原因，判断排除故障的能力;达到理论联系实际，以模拟平台统代替实物的教学目的。训练平台含电源起动及系统、仪表与报警系统、助航电气系统、故障模拟模块等组成，需与实物同样的操作按钮，显示仪表及助航设备，再现各部件对电气系统操作的逻辑反应。(1)总体设计。用实物模拟方法实现，系统总体设计如图1所示。模拟平台具有:电源及起动系统、仪表与报警系统、助航电气系统、故障模拟系统。(2)基本功能模式。教学训练模式:教学训练模式主要用于学员或维修人员的初级训练，提供电气系统各部分结构、系统工作原理、装备操作、电气故障设置及排除等。考核训练模式:考核训练模式用于对学员或维修人员技能考核，在模拟训练平台上考核进行电气系统操作和故障排除等。(3)系统物理逻辑结构。从物理结构上看，如图2示，电源及起动系统给仪表及报警系统和助航电气设备系统提供电能，故障模拟系统在电源及起动系统、仪表报警系统和助航电气设备系统中分别设置了故障点。

(四)系统布局参考实装结构、根据理论教学和故障考核的实际需求，模拟训练平台布局基于安全、易于观察、操作方便，便于现场教学等要求，系统布局如图3所示。模拟训练平台以开关电源代替部分电源，以直流电机代替柴油发动机，用可调电阻替代传感器，利用开关状态模拟故障的设置和排除。

二、汽艇电气模拟训练平台功能

“汽艇电气模拟训练平台”具有完整的电气结构，布局合理，创新性加入故障设置模块，可模拟各种电气系统故障，平台具有功能:(1)原理教学:帮助受训人员掌握汽艇电气系统的组成、功能和构造原理．学习汽艇电气系统常见故障的排除方法。(2)操作训练:以强化操作技能为目的，培养受训人员按照相关规程，准确、迅速地完成汽艇电气系统操作。(3)维修训练:帮助受训人员掌握型汽艇电气系统维修技能。提供实物模拟的汽艇电气系统的维修，受训人员在实物模拟系统的帮助下，快速诊断汽艇电气系统故障，并进行故障排除。(4)训练考核:在完成汽艇电气系统的教学任务后，可对受训人员直接进行维修技能考核，确认受训人员技能水平。汽艇电气模拟训练平台可以实现“讲学练考评”一体化多和功能化，提高了教学的方便性和效率。

三、汽艇电气模拟训练平台特色

“汽艇电气模拟训练平台”包括电源起动系统、仪表与报警系统、助航电气系统、故障模拟系统等部分，是高相似度模拟训练平台。台面设计了集成性接线端子，用于电气系统的检测、故障设置及排除。平台的布线针对不同电路和功率的选用不同颜色、线径的导线用于连接和标识(参考图3)。电气系统布线用明线，开关电源及故障设置模块布线用暗线布设方式。

(一)汽艇起动系统汽艇动力系统有两套柴油发动机组，对应两个起动系统，其包括蓄电池组、起动开关、起动按钮、起动继电器、起动机、发电机组、状体检测仪表等。平台所用器件均与汽艇实物相同，从使用和维护等方面考虑，供电系统用小容量蓄电池和开关电源供电(24V30A)。直流电机(柴油发动机)用皮带驱动发电机产生电力，为理解发电机转速与输出电压关系，发电机组内加装调速电位器，用于调节直流电机转速，改变发电机输出电压。开关电源及直流电机装在训练平台背面。

(二)汽艇仪表及报警指示系统设备仪表及报警指示系统用于显示系统运行状态，让驾驶员实时了解各系统的工作情态。两套仪表报警系统主要包括油压表、油位表、转速表、水温表、油压报警指示灯、水温报警指示灯、消警音、各种传感器、仪表断路器等。平台所用各传感器由可调电阻器替代，来模拟汽艇燃油箱中燃油的油位、发动机的机油温度和压力、冷却水温度、齿轮箱的机油压力等传感器产生的信号，经线束与控制总成和仪表相连接。燃油位置传感器检测燃油箱的油量，旋转油位旋钮即模拟当前油量。模拟水温传感器可以模拟当前冷却水的温度。油温传感器检测当前发动机机油的温度，旋转油温旋钮可以模拟当前机油温度。发动机机油压力传感器检测当前发动机机油压力，旋转发动机机油压力旋钮可以模拟当前发动机机油压力。齿轮箱机油压力传感器检测齿轮箱机油压力，旋转齿轮箱油压旋钮可以模拟当前齿轮箱机油压力。油压报警开关、水温报警开关采用钮子开关模拟。合上仪表灯断路器，按下仪表灯按钮给各个仪表灯供电，调节电位器旋钮调模拟油压、油位、水温、油温的变化，观察相应仪表数值变化情况。合上油压报警开关，油压过低，报警指示灯亮。合上水温报警开关，水温过高，水温指示灯亮，同时水温报警喇叭进行声音报警，按下消警音按钮，喇叭停止工作。

(三)汽艇助航电气设备系统汽艇助航电气设备帮助汽艇正常工作，该系统共用了五个断路器，断路器起短路、过载、失压保护功能，助航电气设备主要包括航行灯、搜索灯、电喇叭、雨刮电机、疏水泵、手提灯及左右投锚等。接通电源，合上航行灯断路器，按下航行灯按钮，观察航行灯情况，一切正常后，依次合上其他各路断路器，按下相应按钮，观察其他助航设备工作情况。

(四)电气系统故障设置模块故障排除可以培养学员或维修人员电气维修能力。故障设置有两种方式:一是可以随机设置故障，无故障指示灯。随机故障可通过改变系统中接线端子的状态来实现，也可通过改变设备结构等方式实现。二是可以通过故障设置开关模拟故障，有故障指示灯指示。系统设置故障设置开关，以钮子开关控制故障点，模拟相应的电气故障产生，且对应指示灯亮。模拟训练平台可静态展示汽艇电气系统、动态演示工作过程和故障设置及排除功能。教员利用实训平台系统讲授电气系统结构和工作原理，帮助学员厘清汽艇电气系统的工作过程，掌握常见的故障现象、原因及排除方法，提升汽艇电气系统维修的教学效果。总之，汽艇电气模拟训练平台满足了汽艇电气系统的理论教学和实践教学的需要，满足电气系统训练和维修技能考核的需要，解决理实一体化教学需求，提高了教学效果和教学效率。

参考文献:

［1］刘照，何珊，等．自主开放式汽车实训平台建设探索．实验技术与管理杂志，2016，11．

作者：王正兰 单位：陆军工程大学训练基地