船舶模拟器（精选9篇）
船舶模拟器 篇1
船员操纵船舶能力的培养不可能完全依靠风险较大的实船操纵来完成, 必须通过操纵运动仿真系统进行强化。为此, IMO和我国海事部门要求有关航海人员在进行实船操纵前先在操纵模拟器上进行强化训练。使用船舶操纵仿真系统对船舶的驾驶员进行练习和培训前, 必须对该危险航段船舶操纵性仿真的精确度有较全面的认识, 对操纵模拟器的各个操纵参数的精确度进行校核、验证及确认。平潭海峡位于福建沿岸的中部, 是福建沿岸较复杂的海区之一, 也是中小型船舶在东北季风盛行季节北上的黄金水道。由于该桥所处的平潭海峡碍航物多, 水流复杂, 2010年年底平潭海峡大桥建成通车后, 船舶通航受到大桥通航孔高度和宽度的限制, 对船舶航行安全造成影响。因此, 有必要通过模拟器对船员操纵能力进行大量的训练, 以提高航行的安全性。
1 置信区间法
我们在科学测量或计算时, 不仅要求得到近似值, 还需要估计出误差, 要求知道近似值的精度, 即所求真值所在的范围, 这种形式的估计称为区间估计, 该区间即所谓置信区间。
置信区间法, 是作假设检验时常用的方法, 它可以给出具有一定置信度的真值的存在范围, 是定量计算可观测传统仿真模型精度的一种有效方法。这种方法适用于可从系统和模型中搜集到大量有用数据的模拟摸型。
利用分析置信区间的对偶t法评价模型可靠性时可按下面步骤进行:
(1) 根据模拟输出结果, 获得几组相互独立的数据, 从实际系统搜集到与模型条件相似的几组相互独立的数据, 并分别计算出均值。
(2) 计算均值差:
(3) 计算方差估计值:
其中
(4) 根据研究的精度, 选取置信度, 并计算置信区间
(5) 检验:若, 且置信区间不大, 则说明在置信水平为的情况下, 模型是可靠的;若, 那么还要进一步判断这种差异是否实际显著。若证明差异是属于实际显著, 则可认为模型是不可靠的, 否则可认为在置信水平为的情况下, 模型基本上是可靠的。
2 举例
2.1 本文选择5000载重吨的鑫海668 (见表1) 为仿真对象。
2.2 模型的简化
本文所研究的航道为平潭跨海大桥以南自阿秀礁至南方的沉船之间的S形弯道, 长约1.5海里。船舶初始航向为339°。考虑到模型的简便性和实用性, 分别对风、浪、流的作用力做简化处理。根据平潭海峡桥区气象条件, 以及根据国家海洋局第三海洋研究所2004年2月~5月及7月~9月在桥址附近的6个月短期波浪观测资料统计结果, 按5级海况, 取风力为5级或6级, 风向角取45, 浪向为常浪向ESE向, 波高取年平均波高1.1m, 平均周期为5.4秒。流速取2kn或4kn。根据该航区的具体条件, 选择以下典型工况 (见表2) , 其他工况可以此作为参考。
2.3 实例
为研究该航段下船舶操纵性, 本文针对该船, 在大连海事大学航海技术研究所研制的V.Dragon-3000A型大型船舶操纵模拟器上进行了5级海况下的20°/20°Z形舵测试。由于仿真模型一般都比较复杂, 因此仿真试验往往要经过反复的调试才能达到令人满意的程度, 不可能一次成功。故对该船在以上工况下进行8次试验, 给出了船舶运动的位置和姿态的时间历程曲线, 并将仿真结果和实船试验结果进行了比对。
本文以超越角为例计算置信区间。8次模拟试验及实船的超越角 (见表3) , 设现实系统为, 仿真系统输出为。
(1) 计算均值
2.4 纪录8次试验的平均值, 则α=0.1的置信区间见表4
计算结果显示, 模型操纵性仿真对首摇的参数影响较大, 数据分析结果文献4分析结果吻合。
3 结论
本文通过对鑫海688, 在平潭跨海大桥桥区危险航道的操纵性进行模拟试验, 并通过实船验证模型的有效性, 运用置信区间法对比仿真结果和试验结果, 得到典型工况的各操纵性参数的置信区间, 为模拟器实操的准确性提供判断依据。该航道的操纵性进预报研究还需要大量实船试验数据进行完善。
利用置信区间法可较客观地对模型的可靠性进行评价, 为评价模型的可靠性提供了一种具有实用价值的新方法。但这种方法在使用过程中会出现两个问题。其一是这种方法要求大量的数据 (每一组输出数据仅产生一个观察值) , 其二是这种方法未提供这两个输出过程的自相关性的信息, 这些都有待于进一步研究和完善。
参考文献
[1]何晓群.现代统计分析方法与应用[M].北京:中国人民大学出版社, 2005, 11:31-33.
[2]吴秀恒.船舶操纵性[M].北京:国防工业出版社, 2005, 9:15-20.
[3]牛莉, 毕雅军.关于最小置信区间的讨论[J].东北林业大学学报, 2004, 11:106-107.
[4]罗伟林, 邹早建.船舶操纵水动力模型的参数漂移消除和灵敏度分析[J].上海交通大学学报, 2008, 8:1359-1361.
船舶模拟器 篇2
场景描述：各位评估老师，我们演习的是某轮在大洋航行途中突然失电，主机停车的场景。(有人值班机舱，副机不能自动起动并电)
四轨：驾驶台，现在全船失电，我们将尽快恢复供电，请把车种手柄拉到零位。把主机控制转到机舱
三副：好的。
四轨：老轨，二轨，三轨，全船失电，请下机舱。应急发电机自动启动，应急照明供电。轮机长及轮机员来到机舱。
老轨：怎么回事？怎么跳电了？四轨：刚才1号副机低油压报警，随后就停车了。老轨：三轨，启动应急柴油泵，然后启动辅机。四轨，检查应急发电机运行情况供电情况。
三轨：老轨，应急柴油泵已起动，发电机已起动，已供电。四轨：检查应急发电机运行情况供电情况。
老轨：恢复各设备，停止应急发电机，恢复机舱风机，海水等系统供电。二轨、三轨、四轨：好的。
老轨：二轨，检查主机系统，开示功阀，盘车。二轨：好的。
二轨：老轨，检查盘车机电流没有异常，盘车机脱开，主机各系统已起动，系统参数正常，可以起动主机。
三轨：老轨，应急发电机已停止。
老轨：船长，我们已经起动备用发电机，全船恢复供电，可以起动主机。船长：老轨，可以动车。
老轨：二轨启动主机。四轨，检查主机参数。
二轨：老轨，主机已起动，一切正常，继续航行。老轨：驾驶台，主机一切正常，可以开航。船长：明白，把主机转到驾控。
老轨：四轨，再检查一遍机舱，二轨，启动空调冰机及其他辅助设备。二轨：老轨，空调冰机已起动。四轨：机舱一切正常。
老轨：检查发电机为什么会跳电。
四轨：老轨，发电机停车前，过来一个发电机滑油低压报警。我刚确认警报，还没来的及去看，发电机就停了。
老轨：三轨，你们检查一下发电机机械故障，电机员检查电器 三轨：好的。三轨：老轨，发现有一根油压检测器油管磨损导致漏油，安保系统动作导致发电机停车。老轨：知道了，把油管换了。三轨：好的。
三轨：四轨，你去找工具，我去找油管。三轨：老轨，油管已换好。老轨：重新启动试验1号发电机。三轨：好的。
三轨：老轨，1号发电机已起动，运转正常。
轮机长讲评：以后值班注检查，看见任何的跑冒滴漏立即消除，注意做好防护工作。
2、主机备车
主机备车场景描述：各位评估老师，我们现在演习的是某轮准备离港，主机备车的场景。演练内容如下：
船长：老轨，我们预计0800离港，请做好开航准备。老轨：明白。
老轨：二轨,船舶计划0800离港，提前一小时在0700备车，机舱还有没有什么影响开航的工作。
二轨：老轨,机舱一切正常，港内计划的工作已完成，随时可以备车。（0700轮机员都来到机舱，值班驾驶员通知机舱备车。）三副：机舱，我们现在开始备车了。
二轨：知道。老轨来到机舱工作布置，现在开始备车。三轨去启动发电机并电，起动凸轮轴油泵、燃油分油机等设备。四轨，你去启动滑油泵，气缸油注油器注油，合上盘车机盘车，打开主起动阀和控制空气、操作空气阀。我去检查主机油底壳油位、起动凸轮轴油泵。
三轨：好的，我启动二号发电机。四轨：明白，我去盘车并检查参数。老轨：三副，我们先校对船钟。三副：现在时间0705，老轨：机舱时间0705.船钟校对无误，现在我们校对车钟。三副：可以。前进一，二，三。停车。倒车一，二，三。
老轨：前进一，二，三。停车。倒车一，二，三。车钟校对正常 老轨：电机员去舵机间和三副校对舵机。（电机员去舵机间对舵）
电机员：三副，现在开始对舵。三副：左舵五，左舵 十五。。
电机员 ：左舵五，左舵 十五。。舵机正常。电机员：老轨，舵机试验完毕，正常。
（三轨启动发电机，并电，起动分油机等设备。四轨检查主机参数，盘车，二轨检查主机油底壳油位。）
三轨：二轨，二号发电机已启动，并车正常，燃油分油机已经起动。二轨：好的
四轨：主机检查完毕，各系统参数正常，盘车完毕。二轨：好的
二轨：老轨，发电机已经启动并电，主机准备完毕，可以通知驾驶台试车。二轨：三副，我们现在可以试车了吗？ 三副：二轨，甲板上检查完毕，可以试车。
二轨：老轨，准备完毕可以试车。四轨去脱开盘车机。四轨：好的。
（主机冲车，启动正常。正车试车，启动正常倒车试车，无法启动，无换向动作。）二轨：老轨，倒车无法启动。
老轨：二轨，检查倒车换向机构是否正常工作？三副，主机有故障，目前不能使用。请稍等。
三副：明白。二轨：明白。
（经过再次倒车启动发现倒车换向阀不动作。）二轨：老轨，倒车换向阀空气无法泄放，无动作。老轨：咱们一块查找故障原因。
（故障原因找到，经拆卸阀芯发现堵塞，经过拆卸清洗安装恢复正常。）老轨：三副，我重新试车。三副：好的。可以试车。（试车动作正常。）
二轨：老轨，试车完毕，故障排除。老轨：好的
老轨：三副，主机试车完毕，可以使用，转到驾控，再试车。
三副：老轨，知道了，转到驾控试车，(一切正常）半小时后上引水。
老轨点评：二轨要按照说明书和保养计划，及时保养主机的遥控系统各种阀件。
3、主机故障
情景：船舶驶入中国海区，机舱值班人员发现主机2缸排温突然升高，机舱报警。
三轨：值班期间主机2缸排温高报警。然后给大管轮打电话:发现主机2缸排温异常升高，其他缸正常
二轨：好的，我马上下机舱检查。
二轨到机舱与三轨对话，亲自检查，到机舱检查2缸高压油管脉动无异常，初步排除油头故障。经测量2缸压缩压力明显偏低，爆炸压力偏低。扫气温度正常，说明活塞环没有太大问题。拉示功图后怀疑排气阀不严。
二轨给老轨打电话报告情况;发现主机2缸排温异常升高，怀疑可能排气阀出现故障。轮机长回复：注意观察，我马上下来。
老轨到机舱问二轨现在主机什么情况，然后给驾驶台打电话：主机出现故障需要停车检修，能不能停车？
二副回答：现在正在渔区航行，不便停车，要请示船长，一会再打电话。
二副给船长打电话：机舱报告，主机2缸排温异常升高，怀疑排气阀出现故障，需要停车更换。现在我轮正处在渔区航行，不便停车，请船长指示。
船长：现在不能停车，但是可以适当减速，待到安全区域再去更换。二副给机舱打电话：船长指示现在不能停车，但是可以适当减速。老轨给二副：请把主控制转到机舱，减到港速行驶。
老轨:二轨把2缸的齿条刻度先降2格看看排温是否好转。让大管轮继续监视各缸状况，有异常马上报告。
老轨命令二轨：停造水机，在启动一台付机并电。老轨命令四轨:将锅炉转到自动，注意检查汽压。
各轮机员行动。十分钟后大管轮到集控室对轮机长说：2缸排温降了一些，正在好转。轮机长：继续观察，组织人员准备更换排气阀工具，待停机后立即更换。
老轨给船长打电话：主机维持航行，等到安全区域请通知我进行维修。我换排气阀的时间大概半小时，最长不会超过1小时。
一小时后驾驶台二副通知机舱：已经到了安全区域，可以停车。老轨：好的。老轨：主机停车后，把示功考克打开，合上盘车机，把起动空气关掉，再把2缸燃油进 口
阀关掉。半小时后，维修工作完成。
二轨报告老轨:排气阀更换完毕，2缸燃油进口阀打开，发现泄漏。老轨报告驾驶台：主机修好了，现在可以试车。主机动车，老轨让二轨在检查一下，一切正常。二轨报告：2缸工作正常，油门齿条复位，排温回复正常。
老轨：继续观察
老轨通知驾驶台慢慢加到海速，主机转到驾控。船舶恢复正常航行。
老轨通知二管轮：发电机解列，停一台发电机。把维修情况记入轮机日志。老轨讲评
4、加装燃润料
情景描述：某轮在某港加油过程中由于加油管路中加油盲板破裂发生溢油 老轨：接到公司通知我们于后天在美国某港加重油1000T, 现在我们开个加装前的会议，三轨做好燃油并舱，这次燃油加装到2舱左右各300吨1舱400吨，加油前测量我们的燃油数量，做好加油前的换阀工作。四轨组织防溢油，防污染的准备工作并通知木匠堵好地漏。加油过程中更换油舱时阀门控制好，必要时先停泵防止油压突变导致溢油
老轨：四轨防污器材，地漏堵好没有。禁止吸烟的警示牌，加油管路布置图，加油分工表，手势信号图挂好没有？
四轨：一切正常。
老轨通过核对供油方单据的燃油牌号，加油数量及含硫量等，通知三轨去量油。老轨：二轨在加油口值班。三轨去加油船量油，与供油方确定好通讯信号，二轨：老轨，管子已经接好。
三轨： 老轨油已全部测量完毕，通讯信号已经确认，以我方为主。可以加油了吗？ 老轨：三轨再确认一下各舱柜的阀门。三轨：阀门确认无误。可以加油。
老轨: 二轨，通知供油船开始供油，开始油压不要太高。二轨：好的。
老轨：三轨，开始加油了，勤测量。
四轨：老轨，2舱左右油位开始上升，很慢，其他油舱都正常。老轨：二轨通知供油船缓慢加大流量将加油压力保持在3公斤。二轨：明白。
半个小时后右舷发生溢油。二轨通知供油船立即停油。二轨：电话通知驾驶台，跑油了！
值班驾驶员拉响溢油警报后全体船员到达应急部署站。老轨检查溢油现场通知船长。老轨：船长，加油管路中3号左油舱进口阀关不严导致3号左油舱进油，造成了透气孔溢油。现场甲板和集油槽中有很多油迹，海面没有油迹，请指示。
船长：立即清除溢油。
老轨：好的，立即清除溢油。
船长：海岸警备队，我轮在加油过程中出现少量溢油，向你报告。海岸警备队：好的，我们一会上船查看。海岸警备队上船
海岸警备队：船长，怎么发生的溢油？溢油程度怎么样？
船长：加油管路中3号左油舱进口阀关不严导致3号左油舱进油，出现了透气孔溢油，但没有流到海里。我们正在组织人员回收溢油。
老轨：三轨拿锯末围住溢油，四轨拿桶和撮箕笤帚收溢油。三轨四轨：明白。
一小时以后溢油清理完毕
二轨：老轨油已收集，甲板已清洁。
老轨：好的。四轨查找备件看是否有合适的阀更换。四轨：明白。（一小时后阀更换完毕。）
老轨：船长，甲板溢油清除完毕，可以继续加油。船长：可以加油，注意观察。
老轨：二轨通知供油船继续供油，降低压力。注意观察各舱透气孔。要保持全程不间断的取油样。三轨连续量油确保油舱不超容量。
二轨：已经开始加油，加油站附近正常，压力不超过2.5KG。5分钟后 三轨：老轨，油舱油位开始上涨。老轨：好的，注意观察，勤汇报。
三小时后加油结束，老轨通知三轨核算油数。无误后老轨签字，加油结束。老轨点评：以后加油过程中随时关注各舱油位变化注意各舱油位是否正常，防止由于进油阀关不严导致油舱油位异常，溢出造成海洋污染。
5、恶劣海况
船舶在海上航行，遇到大风浪天无法避风，轮机部团队人员对应急情况进行处置。船舶即将进入大风浪区，轮机长召集轮机部团队人员到集控室并布置如下任务： 老轨命令大管轮取消机舱无人值班，恢复有人值班；将机舱各通道的门窗和通风道门关好；将机舱的行车、工具、备件、和可移动的物资油桶等绑扎好；将主机循环油柜的油量保持在正常油位，不可过少；海底门换用低位。二管轮将分散在各个燃油舱柜里的燃油驳到几个或少数的燃油舱中，以减少自由液面；
四轨增开一台发电机并备车航行；督促值班人员加强设备检查，防止主机、副机和舵机发生故障；日用柜和燃油沉淀柜要及时放残，并保持较高的液位和温度；注意主、副机燃油系统的压力，缩短清洗燃油滤器的时间，避免因滤器堵塞影响供油；要求值班轮机员不得远离操纵室，密切注意主机转速变化，防止主机飞车和透平喘振，认真执行船长和轮机长的命令。主管轮机员对设备加强检查，避免拆检处于正常状态的机器设备
船舶进入风浪区，轮机长视风浪大小适当降低主机负荷，并调整好主机限速装置。风浪区航行中某设备突然发生故障（例如：并车运行中的一台副机突然停车，值班轮机员迅速启动另一台备用副机并电使用，并命令值班机工对其运行参数进行检查。轮机员对不正常停车的副机停车前报警记录进行检查，发现有“滑油低压”报警，机旁检查发现滑油低压停车继电器的滑油进口管接头处断裂，导致滑油外泄，进而引起滑油低压停车继电器动作，副机停车。）经集中力量修理后故障排除。
场景描述：各位评估老师，我们演习的是某轮在航行过程中机舱锅炉房着火的场景。三轨：驾驶台，机舱着火了!
二副：机舱着火了？（发出了警报。）火警警报响起。三轨命令：值班机工你去用手提式灭火器设法控制火情。三轨启动备用发电机，并车，把主机减速。机舱全体人员到达机舱
老轨：三轨，那里着火了？
三轨：锅炉中层燃油管附近，我已经切断锅炉所有燃油阀以及电源。老轨：好的，明白。三轨：好的。
老轨：报告船长，机舱着火，目前火情不大，可以控制。所有人员到齐，已经派人用手提灭火器去灭火，由于担心火势蔓延，我们准备停主机，以防万一事态扩大。
船长：老轨，现在海况很好可以停止主机。
老轨：二轨将主机减速后停主机，停锅炉附近的通风机，关闭有关风门挡板。二轨：明白。
老轨：四轨启动主消防泵同时备用应急消防泵，带领消防队，尽快灭火。二轨关闭锅炉附近机舱风机和风门挡板。四轨启动主消防泵。
四轨：估计是锅炉燃油高压油管快速接头有油溅出，溅到附近排烟管引起火灾，目前手提灭火器用了好几个，作用不大，无法扑灭，咱们是否使用推车式灭火器？
老轨：好的。
四轨带着机舱灭火人员灭火，15分钟后灭火完毕。四轨：老轨，机舱火灾已经扑灭，无复燃迹象。老轨：船长，机舱火灾已经扑灭，无复燃迹象。
船长：清理火灾现场，把损失情况报公司，做好记录。老轨：好的。
老轨：二轨开启所有机舱通风，清理火灾现场。
二轨：老轨，所有机舱风门开启，通风机启动，开始通风。20分钟后。。
二轨：老轨，机舱火灾现场清理完毕。火灾原因确定是由于锅炉燃油系统高压油管快速接头损坏，燃油飞溅至附近排气管路导致火灾。
老轨：好的。
老轨：船长可以开航。
船长：好的，准备起动主机开航。
老轨：四轨，把火灾损坏的部件检查确认，看是否有备件，若没有赶快申请，同时检查辅锅炉是否还能使用。
四轨：明白。锅炉燃油快速接头船上有备件，另外供油电磁阀和点火电磁阀，还有相连的一些电缆都烧坏了，船上有备件和物料，我马上带人更换。两小时后四轨和电机员带人修复好损坏部件，恢复锅炉的运行，一切正常。
老轨点评：这是一次大的船舶事故，在以后的工作中，要及时检查锅炉主机、辅机、锅炉的油管等附件，如有异常要及时更换，没有备件的要及时申请，当班轮机员和机工还要多巡视检查，及时发现问题及时采取措施。
假如机舱火势较大推车式灭火器无法扑灭，机舱报警，机舱人员撤离机舱，启动固定式灭火系统，老轨带上车钟记录簿和轮机日志，所有人员带上应急呼吸器，从应急逃生孔撤
6、机舱火灾
离。
7、机舱进水
情景描述：船舶在某渔区航行时，海况良好。值班机工收到污水井高位警报，检查时发现机舱舱底污水异常，怀疑机舱进水，报告值班轮机员。
机工：四轨，我发现舱底污水很多，污水井高位警报，你下来看看吧。四轨和机工检查后发现，主海水管破损。
四轨：老轨，主海水泵进口阀前海水管路破了个洞，水漏的比较大，你下来看看吧。老轨：好，我马上下来，你立刻通知二轨、三轨、机工长都下去。四轨：好的。
5分钟后，机舱人员都下到机舱，老轨决定由二轨、三轨、机工长组织堵漏，注意周围电气设备的防护。四轨和值班机工通过油水分离器排水同时加强机舱巡查。20分钟后，大家发现因海水管腐蚀严重加上海水压力太大，漏洞继续扩大，漏水更加严重，水位不断上升。
二轨，漏的更大了，要不换个更大的管箍卡住，再打个水泥箱封堵吧！
老轨：我看不一定行，这漏洞太大，大约直径10公分，海水压力也大，管箍无法有效的减小漏水，水泥箱也封不住，即便有效，但管子腐蚀太严重，还可能出现二次漏水，我看还是趁现在风平浪静，停车换个新管，这样比较彻底。
老轨：好，就这样，我去通知驾驶台和船长。
老轨：船长，机舱主海水管破了，漏的比较大，堵不住，我们得停车换新管，还得全船停电。
船长：必须停电吗？
老轨：是，海水管破的地方不好，两个海底门都要关闭才能截断海水，这样就没有冷却水了，发电机只靠淡水没法支持这么长时间。
船长：要多长时间？
老轨：停车后至少3个小时吧！船长：你等一下，我看看海况。
船长：老轨，这地方渔船很多，不适合漂航，你们能不能坚持半个小时，我找个好点的地方漂。
老轨：那我们可能要开货仓扫舱泵排机舱污水。机舱污水泵和油水分离器排量不够。机舱舱底很干净，没有污油水，否则机舱一些设备有被淹的危险。
船长：行，应急情况，你们开吧，做好记录。你们做好停电前的准备工作，我报告公司。老轨：好的。
老轨：二轨，这里是渔区，船长要我们再坚持半小时，另找个地方漂。全船停电，要用应急发电机，你还得把应急发电机检查一下。
二轨：好的。
二轨：电机员，主发电机停电，电焊机不能用了啊。
电机员：没问题，我可以从应急配电板上拉一根电缆到电焊机上。老轨：好，就这么办。
二轨：四轨，你把污水井去货仓扫舱喷射泵的阀打开，1号GS泵启动起来，再用货仓扫舱喷射泵排水，注意排水速度和机舱水位。
三轨把锅炉和发电机换轻油，检查应急发电机。电机员从应急配电板上拉一根电缆到电焊机上。
驾驶台：机舱可以停车了。老轨：二轨，准备停车吧。
二轨：好。
机舱备车并快速停车，主机停车后冷却30分钟后。老轨：锅炉和发电机轻油换好了么？ 三轨：好了。
老轨：应急发电机呢？ 三轨：没问题，可以启动。
老轨：二轨，让四轨停海水泵，关闭海底阀。你把主淡水泵，主滑油泵，分油机，冰机空调这些都停了，准备断电。
二轨：好的。
过了一会，四轨停了主海水泵，通用泵，关了海底门，大管轮停了主淡水泵，高温淡水泵，主滑油泵，分油机，冰机空调等重要设备。
老轨：三轨，设备都停了，你把主发电机停了吧。三轨：好的。
三轨停了主发电机，全船跳电，45秒后应急发电机启动供电。老轨：三轨，你要密切注意应急发电机。三轨：好的。
三小时后，机工长做好新管，三管轮，机工协助安装。一切就绪后试水一切正常。老轨：三轨，把发电机启动起来给全船供电吧。三轨：好的。
10分钟后，主发电机启动，合闸，全船供电。
老轨：二轨，立刻把主海水泵和淡水泵启动起来。二轨：好的。
10分钟后，启动各用电设备，备车，通知驾驶台。老轨：船长，机舱备车好了，可以动车了。船长：好的，辛苦你们了，现在开始动车。
起车，1小时后恢复正常航行。
8、搁浅
情景描述：船舶在某河流中航行，驾驶台通知机舱紧急停车，船舶可能搁浅。值班轮机员按照驾驶台命令按下紧急停车按钮，同时按下机舱紧急呼叫轮机员按钮，机舱人员到集控室集合。
大副：机舱紧急停车，船舶可能搁浅。二轨：好的。二轨：老轨，驾驶台通知船舶可能搁浅。机舱人员已全部到集控室集合，你下来看看吧。老轨：好的，我马上下去。
老轨：二轨：检查机舱舱底和主机循环柜油位是否正常，把低位海底门换成高位海底门。三轨，停造水机，再起动一台付机。四轨，转换锅炉到自动点火，检查好汽压。各轮机员回复并执行。
二轨：报告老轨，已检查舱底、油底壳及双层底油柜没有异常。艉轴没有异常。三轨：报告老轨，发电机已经并电运行。
四轨：报告老轨，锅炉已工作，汽压正常。
老轨：二轨，打开示功阀，泵气缸油，查看主机盘车是否有阻力。如果正常，20分钟后把盘车机脱开。然后检查舵机。大管轮执行。
老轨：三轨，检查各油舱油位是否正常。四轨，保持舱底巡视。检查污油水舱液位。二轨：盘车正常，没有发现中间轴有卡阻现象，螺旋桨应该没有触底。三轨：各油舱油位正常。
四轨：污油水舱液位正常。舱底无异常。
老轨给驾驶台打电话：机舱各设备管路舱室无异常。水舱情况怎么样？
船长告诉老轨：老轨，已经让木匠去量水，现在还没报告情况。机舱等待消息。船长告诉老轨：老轨，甲板各水舱已经测量，没有问题。已经向公司报告了船舶现在的状况，公司希望我们下一个潮水时再动车，大概6小时后，到时驾驶台会通知机舱，现在抛锚。
老轨：好的。
老轨：二轨，你带人去测量主机拐档差。二轨：好的。报告老轨，拐档差测量正常。
六小时后驾驶台通知机舱准备动车。机舱休息人员到达机舱准备
船长通知老轨：现在潮水上涨，可以动车，请密切注意机舱舱底和各双层底油舱液位，有情况及时同驾驶台联系。
老轨：好的。
驾驶台发出微速倒车命令，船舶开始微速倒退。轮机长电告船长：机舱一切正常。主机加速后退。船舶顺利脱险。
9、碰撞
情境描述：时间XX: XX，船舶空载航行至渤海海峡水域，驾驶台突然将车钟连续两次从FULL AH位拉至STOP位，再拉至FULL AS，同时左满舵转向。值班轮机员迅速将主机拉停，待主机转速降至应急换向转速后启动主机。片刻船体发生剧烈震动。船舶碰撞发生了。驾驶台向全船发出碰撞警报。
大副：二轨，船舶发生碰撞，现在紧急备车。二轨：收到。
二轨：机工，请你带人启动备用发电机组后并网发电。机工：好的。
机舱所有人员迅速进入机舱。
老轨：二轨，主机赶快备车，机动航行，并查看舵机房有无破损，检查舵机工作状况。二轨：明白。老轨：三轨，你迅速测量各油舱，查看有无破损漏泄油舱，做好记录，并做好驳油准备。三轨：明白。
老轨：四轨，迅速准备排水泵，准备排水,并且测量污水柜、污油柜、主机循环柜油位，做好记录。
四轨：明白。
老轨：电机员，管理好电站，并准备做好受损区域电气设备防护工作； 电机员：明白。
老轨：机工长组织其他人员检查机舱有无破损。机工长：明白。
机舱所有人去准备和检查。2分钟左右二轨匆忙报告。
二轨：老轨，舵机舱右舷中部水线下大约0.5米左右处船体破损，破损面积大概长0.4米，宽0.3米，进水量大约1m³/分钟，水压不大，现在机工用木楔和毛毯临时堵住，控制进水量。
老轨：好的，你们坚持住，我马上采取措施。
老轨：船长，舵机舱右舷中部船体破损，破损面积大概长0.4米，宽0.3米，进水量大约1m³/分钟，水压不大，估计水线下0.5米左右，现在机工用毛毯临时堵住，控制进水量。我需要将破损处至于下风，调整吃水差，使船尾右舷上浮2米控制进水，若进水无法控制需要启动喷射泵排水。
船长：好的，我同意，马上执行。
老轨：大副，我准备以最大排量将艏尖舱、1号左右压载舱压满，并将艉压载排空，并适当将船左横倾5度。
大副：好的，我马上通知四轨。
大副：四轨，你准备以最大排量将艏尖舱、1号左右压载舱压满，并将艉压载排空，并适当将船左横倾5度。
四轨：明白。
这时驾驶台将车钟拉到停车位，主机停车。三轨：老轨，所有油舱已测量，未发现异常。老轨：好的，现在正调整吃水，你继续测量检查。三轨：好的。
1小时后破损处露出水线，进水得到控制。
老轨：船长，现在进水得到控制，准备临时修理，局部割除破损钢板，覆板焊补破口。船长：好的，你迅速安排，保证焊接质量，将破损处拍照取证。我把有关情况报告公司。老轨：好的。
老轨：二轨，你马上安排机工长局部割除破损钢板，附板焊补破口。二轨：是，我马上安排。2小时后破损处焊补完毕。
老轨：船长，破损焊补完毕，我将重新调整吃水差和和横倾，检查是否渗漏。船长：好的。
半小时吃水差调整后，破损处已无漏泄。
老轨：船长，破损处已焊补修复，可以继续航行。
船长：好的，通知机舱备车待命，等待公司、海事局调查取证，整理好碰撞事故的有关记录，便于索赔。
老轨：好的，我去安排。
老轨：二轨，现在去机舱备车待命，等待公司、海事局调查取证，整理好碰撞事故的有关记录，便于索赔。你安排其他人整理机舱。
二轨：好的，我马上安排。
10、主机吊缸
船舶靠港，主机№2缸工作时间将近8000小时，需要吊缸，轮机部团队人员对检修工作进行布置和实施。 进行主机吊缸检修前，轮机长通过船长向港口当局申请，征得港口当局的同意后组织轮机部团队人员进行吊缸作业。轮机长在准备吊缸的前一天组织轮机部全体人员就吊缸的基本操作和劳动安全进行培训，要求团队人员在港口当局规定的时间段内完成主机吊缸作业。大管轮按照说明书要求对本人及其他团队人员在吊缸中所负责的具体任务做进一步布置和说明（例如：大管轮负责缸头层缸盖、活塞、缸套 的拆检测量，二管轮负责曲拐箱内活塞杆的拆检，三管轮负责盘根箱的拆检测量；规定起重时的联络信号和指挥人员；对液压工具的使用做详细讲解等），二、三管轮对工作中存在的疑问进行问询，轮机长、大管轮予以解答回应。
二、吊缸实施： 大管轮：①起吊活塞前应将缸套上部的积碳彻底清洁干净，并确认工具被可靠安装后方可起吊活塞。在清洁活塞和拆掉活塞环之前结合缸套进行检查如下内容：活塞环是否有磨损、断裂、积碳和润滑不良情况。拆装活塞环必须使用专用工具。活塞令槽清洁后对换下的活塞环进行清洁、测量。测量缸套前对测量工具进行校验。缸套测量数据与上次测量数据比较，判断气缸是否发生异常磨损。检查缸套内壁及气缸油泵的注油情况，并根据吊缸检查的结果调整气缸油量。
二管轮：讲述曲轴箱内部拆卸注意事项。拆卸程序。拆卸组装盘根箱时气封和刮油环按说明书的结构组装好，不能错位。
三管轮讲述装配程序和注意事项。 组装完毕后应及时进行串油、串水检查是否漏泄。
吊缸结束后轮机长与船长联系进行试车，在试车过程中发生故障后的处理，（如发现燃油管处漏油，启动空气管安全阀爆破片爆裂）注意考察团队成员的情景意识及沟通、应急处理能力
11、船舶靠港
情景：各位评估老师，我们演习的是靠港前轮机部检查工作。
训练计划：对机舱所有场所做全面清洁,应急设备的测试 ,重要机械的重要警报测试 ,防污染设备的测试 , 主机正倒车试车。
老轨：现在船长通知，我们24小时有靠泊计划，有可能有PSC的检查，需要我们做准备工作，需要检查所有机舱相关的设备以及清洁问题。我们就做一下分工，各自先自检。四轨负责检查油水分离器油分警报；焚烧炉高温警报；应急消防泵；启动主消防泵看其压力是否足够；救生艇的启动情况；检查下锚机和绞缆机的储存柜油位。可以用对讲机联系。
老轨：三轨，你检查测试启动应急发电机；辅机FO LEAK TK警报；应急空压机和应急空气瓶里的压力。
三轨：好的。老轨：二轨，你去测试主机FO LEAK TK警报；检查下防火风门和通风风门的开关状况；机舱舱底水应急吸口的开闭灵活与否。
二轨：好的。
老轨：电机员，你需要检查全船照明灯和应急照明；测试220V和440V的绝缘接地； 机舱污水井高位报警；应急蓄电池的蓄电情况；船上各个地方的火焰探测器是否正常工作。各轮机员和电机员开始行动，与老轨用对讲机联系。
接下来，驾驶台通知机舱备车，准备上引水。船舶准备进港，驾驶台通知机舱备车。二副：二轨吗，现在准备进港，备车。二轨：好的。
值班轮机员打电话通知有关人员下机舱备车，大家来到机舱。老轨：三轨，停造水机，启动备用副机并电。
四轨，检查辅锅炉，把锅炉转换到自动控制，开启电加热。把低位海底门转换成高位海底门。
二管轮和三管执行轮机长命令并报告。老轨：驾驶台，机舱已经备好车。
三轨：老轨：1号发电机第二缸排烟温度偏高。老轨：启动3号发电机，并上。停1号发电机。三轨：好的。
二轨：三轨，带领机工把1号副机第二缸油头判断是油头故障，换掉。
三轨：马上就要上引水了，如果现在换油头，一旦有紧急情况，就没有备用副机了。所以我建议靠好码头之后再换1号副机油头。
二轨：好吧，（临时处理适当调小该缸的供油量），等到完车后马上修理。三轨，注意检查2和3号副机运转情况。
船舶烟气海水脱硫的模拟和设计 篇3
(上海海事大学 a. 商船学院; b. 海洋科学与工程学院， 上海 201306)
0 引 言
MARPOL 73/78公约附则Ⅵ修正案要求，2012年开始，全球重质燃油的含硫量降至3.5%，在未来几年内可能降至0.5%的标准.而欧盟则已执行更严格的0.1%标准，因此船舶烟气脱硫势在必行.
目前，国内外海滨煤电厂烟气多采用海水脱硫技术[1].该技术一般分两类：(1)不添加任何化学物质，仅利用天然海水的碱性吸收SO2；(2)在海水中添加一定量的石灰或者是含石灰的碱性物质, 以提高海水的碱性.这两种技术的基本原理一样，均为酸碱中和反应.对船舶采用海水进行烟气清洗脱硫，除了烟气中SO2含量满足公约排放标准以外，入海海水的pH值也需满足不小于6.5的标准[2].因船舶的特殊性，设计船舶海水脱硫装置时必须考虑：(1)海船航行于世界各地，各地海水理化性能变化、各地加装的燃油中含硫量变化和船舶主机工作状态变化都会对海水脱硫装置的脱硫效率产生影响；(2)在对脱硫海水进行水质恢复再生过程中，必须尽量减少海水稀释量以节约能源.因此，为研究船舶海水脱硫过程中各个参数(烟气特性、海水理化性能)对脱硫效率和脱硫后海水pH值的影响，本文利用Aspen Plus V7.2模拟船舶海水脱硫过程.
1 设计计算
1.1 相关参数
船舶使用3.5%含硫量的重质燃油，经过烟气净化装置要达到0.1%的最终排放标准，则烟气净化装置的脱硫效率必须达到97.14%.模拟设计海水脱硫装置的脱硫效率为98.00%.
1.1.1 烟气特性
船舶柴油机模拟对象[3]B&W 6L90 GBE(20 200 kW，97 r/min)，烟气量为110 000 N·m3/h，模拟中烟气压强取大气压强(P烟气=101 325 Pa)，密度取空气密度(ρ烟气=1.293 kg/m3).当该柴油机燃烧3.5%含硫量的HFO(HFO主要成分见文献[3])时，在84%负荷状态下，柴油机排放烟气的主要成分及体积分数见表1(其中SO2分压强PSO2=77 Pa)，O2和CO2的体积分数由文献[3]中柴油机(B&W 6L90 GBE)排气成分的质量分数转换而得，SO2体积分数参考文献[2]理论计算求得.燃烧产物CO，NOx，碳氢化合物(HC)在总成分中含量很少，且不参与模拟反应，所以未考虑在内.在上海海事大学主机实验室的东风6135柴油机(额定功率162 kW)上试验发现，柴油机烟气中O2和CO2的体积分数与柴油机的负荷有很大关系.
表1 模拟研究中烟气成分及体积分数
1.1.2 海水特性
1.2 模拟假设
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
1.3 计算
(1)在一标准大气压强下，SO2在25 ℃海水中的相平衡曲线方程[6]
(7)
式中：y表示烟气中SO2摩尔分数；x表示海水中SO2摩尔分数.
(2)最小液气比物质的量之比计算.下面计算中，参数下标1表示吸收塔下端，下标2表示吸收塔上端.
y1=7.6×10-4
由式(7)计算得
x1=12.5×10-5
由脱硫效率98%得
y2=1.52×10-5
x2=0
(ne/ng)min=(y1-y2)/(x1-x2)=5.95
实际液气比取最小液气比的1.2倍
(ne/ng)实际=1.2×5.95=7.14
将(ne/ng)实际换算为体积比，有
因此，实际需要的海水量约625 m3/h.烟气高温且呈酸性，考虑到压强降引起柴油机性能和吸收比表面积对脱硫效率的影响，模拟填料采用陶瓷鲍尔环(DN35).参照阶梯法图解[7-9]可得理论级数NT=3，填料层高度4.2 m.
软件Aspen Plus V7.2利用质量守恒和能量守恒，并结合亨利定律和一些热力学公式进行数学计算.模拟时填料塔逆流吸收SO2.利用软件的设计规定模块得：98%的脱硫效率，理论吸收需要的最小海水量535 m3/h，理论最小液气比4.87 L/m3.考虑到吸收塔的效率和吸收推动力的需要，模拟进塔海水量仍为最小海水量的1.2倍(即进塔海水量625 m3/h)，设计不同的级效率，满足98%的脱硫效果.模拟结果显示：填料高度4.2 m，塔径5.95 m，吸收操作压强降1 566 Pa.
2 脱硫效率和脱硫后海水pH值影响因素
以下各项模拟中基本参数设置如下：海水温度20 ℃，海水流量625 m3/h(即液气比5.68 L/m3)，海水初始pH值8.21；烟气温度170 ℃，烟气量110 000 Nm3/h，烟气成分及体积分数见表1.
每次模拟仅改变其中一个参数.如模拟烟气温度对脱硫效果的影响时，仅改变烟气温度，其余基本参数设置不变.
海水对SO2的吸收可分为物理吸收和化学吸收.物理吸收主要与温度和SO2的分压强有关，温度越低，SO2分压强越大，物理吸收越强；海水的化学吸收能力理论上由海水的碱度代表[7].
2.1 烟气特性
2.1.1 烟气温度
船舶正常航行时，废气锅炉出口温度一般约170 ℃.考虑到柴油机有时低速航行以及燃油燃烧不良、锅炉积炭等多种因素的影响，故模拟烟气温度120～190 ℃，见图1.
模拟数据显示：烟气温度120～190 ℃，相应的脱硫海水出塔温度26.7～30.7 ℃.吸收塔逆流操作时，进塔的高温烟气首先与出塔海水接触，气液界面处液膜中SO2浓度与烟气中的SO2分压强满足亨利定律[8,10]，因此出塔海水中的含硫总量和进塔烟气中的SO2浓度(或分压强)与出塔海水的温度有关，而与进塔烟气温度无直接关系，进塔烟气温度仅通过影响出塔海水温度改变脱硫效率.烟气温度变化范围虽较大(120～190 ℃)，但出塔海水温度变化很小(26.7～30.7 ℃)，因此出塔海水温度影响物理吸收的程度较低，所以脱硫效率和出塔海水的pH值变化范围都不大.从图1中可以看出，随着烟气温度的大幅度降低(此时出塔海水温度稍有降低)，脱硫效率有一定提高，但脱硫后海水的pH值变化很小，主要是由于出塔海水中已经达到SO2溶解平衡，故出塔海水的pH值仅随出塔海水温度的降低而略微减小.
图1 烟气温度对脱硫效果的影响
2.1.2 SO2分压强
烟气中不同SO2分压强对脱硫效果的影响见图2.
图2 SO2分压强对脱硫效果的影响
当SO2分压强很低时，脱硫后海水的pH值很高.随着分压强的增加，pH值也急剧下降.SO2分压强大于55 Pa后，pH值下降缓慢，主要是由于出塔海水中SO2已达到溶解平衡.故随着SO2分压强增加，物理吸收缓慢增加，造成出塔海水的pH值缓慢降低.
2.1.3 CO2分压强
在柴油机整个负荷变化范围内，烟气中的CO2体积分数变化很大，但最小的CO2体积分数仍比SO2的大很多，且CO2与SO2比例仅与含硫量有关[2]，与过量空气系数无关.海水吸收SO2的过程中，烟气中SO2和CO2总是同时参与吸收过程，两者的分压强均对吸收存在影响.CO2分压强对脱硫效果的影响见图3.
图3 CO2分压强对脱硫效果的影响
从图3中可以看出，CO2分压强变化对脱硫效率有一定影响.当CO2分压强增加较大时，式(5)和(6)的正向反应速度小于逆向反应速度，反应朝逆向进行，从而抑制SO2的化学吸收，故脱硫效率有一定的下降.而脱硫后海水的pH值稍微增加，因为碳酸是一种比亚硫酸酸性弱的中弱酸，所以随着CO2分压强的增加，海水中碳酸量增加，亚硫酸量减少，脱硫后海水的pH值略微有所上升.
2.2 海水理化性能
2.2.1 海水温度
海水温度变化对脱硫效果的影响见图4.
图4 海水温度对脱硫效果的影响
2.2.2 液气比
海水与烟气的液气比对脱硫效果的影响见图5.从图中可以发现，当液气比很小时，由于海水的碱度不够，脱硫效率低.随着液气比的增加，脱硫效率急剧增大，当液气比大于6.0 L/m3后，脱硫效率接近1.而脱硫后海水的pH值随着液气比的逐渐增加，先缓慢降低，然后快速上升，当液气比约为5.5 L/m3时，pH值最低.原因可能是：当液气比在3.0～5.5 L/m3时，虽然出塔海水中SO2都已达到溶解平衡，但液气比越小，出塔海水温度越高，SO2溶解度越小，pH值越高.
图5 液气比对脱硫效果的影响
2.2.3 海水碱度
图6 碱度对脱硫效果的影响
3 脱硫后出塔饱和海水pH值实验
除模拟研究外，同时进行脱硫饱和海水pH值的实验研究：上海海事大学主机实验室东风6135柴油机(额定功率162 kW)，60%负荷时运行，燃烧1.5%含硫量的燃油，烟气温度138 ℃,此时柴油机烟气主要成分和体积分数见表2.实验配置盐度为3.4%的人工海水，温度16.6 ℃，初始人工海水pH值7.94.
表2 实验研究中烟气成分及体积分数
根据第1.3节的计算，得到理论最小液气比2.824 L/m3.实验如下：液气比在3.0～4.0 L/m3范围内，利用人工海水对柴油机含硫烟气进行SO2吸收，测量吸收SO2后的出塔海水pH值.同时利用Aspen Plus V7.2进行相应状态的操作模拟.实验和模拟结果见表3.
表3 液气比与饱和海水pH值关系
4 结 论
(1)SO2分压强、液气比、海水温度和碱度对脱硫效率和脱硫后饱和海水的pH值影响较大：随着SO2分压强的降低和海水碱度的增加，脱硫效率和脱硫后饱和海水的pH值都增大；随着海水温度的降低和液气比的增大，脱硫效率提高，而脱硫后饱和海水的pH值先减小后增加，在整个范围内有一最小值.总之，脱硫后饱和海水的pH值变化较小，一般为2.6～3.0，与文献[11]结论基本一致.
(2)烟气温度和CO2分压强对脱硫效率和脱硫后饱和海水的pH值影响较小.
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一种分布式船舶轮机模拟器 篇4
关键词：轮机模拟器,分布式系统,网络通信模型,P2P
船舶轮机系统是一个集热、机、电等多种类型设备于一体的复杂系统,包括柴油机、电站、锅炉、泵、液压机械等各种设备及系统,这些设备既相对独立又通过各种方式相互作用,形成复杂的机舱整体。对其进行完整的仿真需要多个具有不同专业知识背景的研究人员紧密合作。为提高合作效率和灵活性,需要1种既能够独立运行又可以随时联机的仿真体系结构,满足不同精度,不同系统之间的互连,从而满足整个机舱、乃至整个船舶的仿真需要。
传统轮机模拟器一般采用客户端/服务器(C/S)模式,仿真模型集中运转在1台服务器上,其他设备或计算机作为终端运行。这种模式一方面使服务器负担过重,另一方面也造成模型升级或部分升级时都需要整体重新布置,增加了仿真系统建设的成本,降低了灵活性。
分布式仿真系统可以解决服务器负担过重问题[1,2,3,4],但没有涉及到如何解决子系统动态接入和删除的问题。文献[5]改进了服务器/客户端结构中仿真节点添加和删除工作,采用了改进主控节点性能的措施,但仍然采用了C/S模式,可能造成主控节点负担过重。面向复杂大系统仿真的HLA(高层体系结构),具有足够的灵活性,但轮机系统中每个子系统是紧密联系且多数是惟一的,并不适合直接应用HLA。同时,HLA规定联邦成员间不能直接通信,可能成为影响系统效率的瓶颈[6]。因此,A.Boukerche,等人指出基于点对点(P2P)技术的分布式仿真是未来发展的趋势,并提出1种基于JXTA的实现[7]。受此启发,提出了1种适合轮机系统仿真的,基于C/S和P2P相结合模式的,局域网内的、松散的分布式仿真结构,并在此基础上实现了分布式轮机模拟器。
1 仿真体系结构
1.1 系统结构
仿真系统结构如图1所示,由教练控制台和多个仿真实体构成,各节点之间由通信服务器及通信客户端组件通过以太网联系在一起。各仿真节点由仿真实体和通信客户端构成,仿真实体求解数学模型、产生控制请求,并通过通信客户端与教练控制台及其他实体通信。仿真实体不需了解通信的细节,只负责生产数据;通信服务程序通过不同的通信方式发送和接收数据,不关心数据的具体内容,使仿真实体与通信服务组件相对独立,又紧密配合。
在分布式仿真系统中交换的信息包括控制信息和状态信息,状态信息主要是仿真数据,用于更新各仿真对象的状态(如位置),控制信息主要用于控制仿真系统行为(如启动、停止等)。状态信息传输一般非常频繁,并且可能是同时向多个节点传输,为了使对象状态切换的平滑,也需要较好的实时性,但传输的可靠性要求不高。相对于状态信息,控制信息传输频率较低,数据量也不大,但其传输的可靠性要求很高[8]。因此,状态信息一般采用UDP信道传输,控制信息则采用TCP信道传输。
本系统包含2类数据,一类是各仿真实体之间交换的由模型求解出的状态数据,实时性要求较高,而可靠性要求较低;另一类是各仿真实体与教练控制台之间的控制信息,主要实体接入、退出等请求和响应等控制命令,特点与状态信息交换相反,对可靠性要求较高,而实时性要求相对较低。因此,通过2种方式实现数据交换,1种是各仿真实体之间通过点对点的方式传输状态信息,采用UDP信道;另1种是通过客户端/服务器形式实现各仿真实体与教练控制台之间控制信息的交换,采用TCP信道。这样,一方面保证状态的信息的实时性,另一方面可保证控制信息的可靠性。
由于采用C/S与P2P相结合的通信模型,教练控制台只需处理各仿真实体(节点)的运行情况,无需转发状态数据,可大大减轻控制台的负担,使其不再成为仿真速度的瓶颈;各仿真实体(节点)直接将数据发送到相关的实体(节点),不需要通过广播或组播形式发送,大大减轻网络负载,提高了仿真系统的性能。
1.2 功能描述
从图1可以看出,系统包含4种类型的组件:教练控制台、通信服务器、通信客户端、仿真实体。这4种类型的程序相互独立,功能各不相同,教练控制台完成控制功能,仿真实体求解实体模型,完成数据生产功能,通信服务器和客户端为通信服务程序。
通信服务器与教练控制台协同工作,主要功能包括:①维护各仿真实体的编号;②接收并响应实体请求;③允许或限制某个或某些仿真实体的接入,从而根据需要实现部分或整体仿真;④设置或保存各实体状态;⑤形成各种控制命令,并向客户端发送。
通信客户端与仿真实体互相配合,完成:①检测TCP端口,接收并响应服务器端的指令;②检测UDP端口,接收并响应各仿真实体的状态信息;③求解仿真模型,产生状态信息,并通过UDP端口发送;④产生控制命令并通过TCP端口发送到控制台。
1.3 功能实现
教练控制台的IP地址和各监听端口预先确定并公开,其他仿真实体的IP地址和端口可以自由选择,通过向教练控制台注册完成本身的通信设置。各仿真实体和通信客户端可以运行在不同的计算机上,也可以通过使用不同的端口运行在同一台计算机上。
系统数据交换和控制功能的实现是通过一套数据交换协议来完成的,主要包括教练控制台与各仿真实体之间的控制协议和各仿真实体之间的数据交换协议。
各仿真实体之间的数据交换采用UDP信道传输,数据格式简单,各实体只需将接收到的数据进行分析,选出自身需要的数据即可。具体数据格式如表1所列,各实体根据实体编号调用相应的数据处理程序即可得到实体的状态信息。数据总长度是为了进行数据校验,如果数据长度和设计的长度不一致,则丢弃。
教练控制台与仿真实体之间的控制信息交换涉及的命令和流程都较为复杂,在协议中包含一系列的命令和应答。以实体(节点)的接入为例,说明其信息交换过程,如图2所示:待接入的实体(节点)向控制台发出接入请求并提供本地IP地址和端口,控制台收到请求后进行处理并返回同意或拒绝接入命令。如果控制台同意接入,则根据各实体的关联关系,将待接入实体的IP地址和端口发送到已接入实体,并要求相关实体发送初值。已接入的相关实体收到发送初值命令后发出本身模型的边界状态作为其他实体的初始状态。待接入的实体收到控制台的同意接入命令后,开始等待初值,如收到,则通知控制台收到初值,并询问是否可以运行。控制台回复允许后待接入实体开始启动模型联机运行,同时状态变为已联机。如果在上述过程中,控制台拒绝接入,则待接入实体根据保存的初始值独立运行,状态为脱机。
上述过程包含实体注册和获取初值的过程,进行注册可以维持灵活性,不必限制每个实体的IP地址和端口,便于实体动态接入系统;获取初值是为了避免实体接入时引起的扰动。
2 模拟器实现
2.1 轮机系统建模
为了便于建模和仿真控制,对轮机系统的各子系统进行编号,如表2所列。这种分类方法是1种传统的分类方法,考虑了各子系统的特点和建模所需的背景知识。如果需要对其中的某些系统进行更详细的研究,可进一步细化。
不同的分系统由不同研究人员分别建立数学模型,并应用各自擅长的编程语言实现仿真实体,然后利用通信客户端组件完成通信。各子系统按照实时时间要求推进,使整体仿真系统不需要时间控制。各子系统将产生的数据打包后传送给通信客户端,并接收通信客户端转来的数据或控制信息,而不需关心通信的细节。
教练控制台维护1个子系统编号表,子系统注册时提供本地IP地址和端口,教练台将此信息写入1个对应表格,并根据事先定义的子系统关联配置文件,将此IP地址和端口发送到需要的子系统。
例如,主机模型需要船舶运动模型、滑油系统、燃油系统、冷却水系统、压缩空气系统等系统的信息,则主机模型注册时通知服务器本身需要那些系统的信息,当相关的燃油等系统注册时,服务器将告知燃油等系统主机模型所在的IP地址和端口,然后由燃油系统发送状态信息给主机模型,主机模型根据自身需要提取相关数据。船舶运动模型需要主机和舵机的信息,在其注册时,将告知教练台需要主机和舵机的信息,则主机注册时将被告知发送状态信息到船舶运动模型所在的IP地址和端口。在子系统退出时则进行相反的操作。
2.2 程序实现
由于仿真体系结构松散,只需满足体系结构要求即可,对编程语言和每个子系统结构没有特殊要求,研究人员可根据自身擅长的编程语言和方式实现所负责的子系统,因此,子系统既有基于VB6.0的程序,也有基于C#.NET的部分系统还包括由真实的控制屏,如电站和主机遥控。
整个轮机模拟器由前述14个子系统和1个教练控制台构成,除船舶运动模型和主机模型之外其他子系统即需要模型也需要良好的人机界面,以提高系统的可操作性。图3是用C#.Net实现的中央冷却水系统的操作界面。
3 结束语
设计并实现了1种分布式船舶轮机仿真模拟器,包括基于局域网的通信组件和轮机设备与系统的实体模型,通信组件独立于实体模型,但与实体模型紧密配合。轮机各子系统独立运行于不同的计算机或计算机进程,通过通信组件,遵循一定的协议,各子系统可自由接入或退出模拟器,而其他子系统仍可按照相应的边界条件正常工作。由于通信组件独立于实体模型,模拟器便于实现多个领域研究人员的协同开发和各子系统的单独升级;也便于根据需要增加子系统,只需简单的修改控制台的配置文件和子系统的数据接收处理程序即可。
参考文献
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船舶模拟器 篇5
随着国际航运业和现代造船技术的发展, 船舶的吨位与速度都在不断增大和提高。目前世界上许多海域的通航密度正日益增大、通航状况更为复杂, 致使船舶因操纵或避让不当而引起的海事屡有发生。为了确保海上安全和保护海洋环境, 国际海事组织 (IM0) 于1995年对《1978年海员培训、发证和值班标准国际公约》进行了修改, 并于1997年2月1日生效。STCW78/95公约, 正式将对船舶驾驶人员采用船舶操纵模拟器进行训练和考核的要求列入了船员业务培训的范围, 并对这种训练和考核提出了一些相应的规定。在此规定出台之前, 我国各航海院校已经相继引进或研制船舶操纵模拟器, 并针对我国航海教育的特点广泛应用于船员教育与培训中。对于船舶操纵模拟器如何在航海教育中发挥其应有的教学功能, 可以说是一个值得我们进行讨论和研究的课题。
1 我国航海教育概况
我国航海教育已有近百年的发展历史, 具备门类齐全的海员教育培训规章制度及完备的教育体系。我国目前有100多所航海教育和培训机构, 各航海院校目前可用于教学实习的船舶只有30多艘。为保障航海类专业学生海上实习, 一方面只能通过与航运企业合作;另一方面, 通过配备大量模拟的航海设施设备 (包括雷达和ARPA模拟器、船舶操纵模拟器、轮机模拟器、GMDSS模拟器、船舶积载模拟器及液货船模拟装置等先进设备) 。《中华人民共和国船员培训管理规则》于2009年10月1日施行, 其中详细规定了海船船员及内河船员培训场地、设施、设备标准及教学人员要求, 这必将推动我国模拟航海设备的进一步发展。
2 船舶操纵模拟器在航海教育中的发展趋势和优势
2.1 船舶操纵模拟器在航海教育中的发展趋势
船舶操纵模拟器的研制和应用, 为航海教育提供了一种综合性实践教学的方法。为了适应和满足现代航海教育的需要, 目前国外模拟器制造厂家在积极采用新科技和充分考虑模拟训练功能的完善与实用的基础上, 开发了造价成本低、使用范围广、功能适用强的多单元训练系统。打破了以往单一追求模拟环境的仿真度和系统大而全的格局。例如在新型船舶操纵模拟器设计中大多采用PC机局域网技术, 可提供四套或更多的可独立控制的各由三台或五台大屏幕彩显示器及其他普通常用驾驶台模拟设备组成的视景船舶驾驶台以供多人同时参加训练。在船舶操纵模拟器的设计中也采用了一些相应的办法, 以便可同时供多组人员参加训练。同时, 将船舶操纵模拟器和轮机模拟器合为一体的模拟资源综合开发与应用工作也已开始运作。另外, 采用多台普通陀机局域网络组成的通用型多功能桌面模拟系统己日趋完善, 一些新型航海教学软件的开发与投入运用使得这类模拟教学设备在现代航海教学中发挥越来越重要的作用。
2.2 船舶操纵模拟器在航海教育中的优势
船舶操纵模拟器系统涉及到计算机、仿真、工程控制、水动力学、船舶操纵及通信导航等技术, 它是将雷达、ARPA及导航功能于一体, 具备了雷达模拟器的全部功能, 且装备了全天候视景显示, 即可显示白天与夜间以及各种能见度的视景, 以及一套较为完整的驾驶台操作设备, 可以直观地模拟和显示在海上或港口航行及操纵情况, 利用船舶操纵模拟器可达到模拟仿真的训练目的。其优势为:a.船舶操纵模拟器的母型往往是先进的船舶操纵系统, 为学员学习和掌握先进船舶操纵设备及系统的操作使用方法提供了训练环境;b.可以灵活地安排综合训练和单项实验;c.可以反复操练在实船上操纵比较困难甚至不允许随便试验的训练内容;d.可在较短的时间内学习掌握实船上需要较长时间才能获得的实际经验;e.若操作不当或失误, 可免于损坏机械而总结教训;f.可设置故障, 进行排除故障训练;g.训练成本低;h.可建立完善的训练成绩自动评定体系;i.有利于开展网上实践教学。
3 船舶操纵模拟器在航海教学中的应用
3.1 专业认识教育
船舶操纵模拟器可对学员进行专业认识教育。通过对船舶操纵模拟器的总体组成的介绍和操作, 可使学员初步了船舶操纵的总体结构、各主要设备和系统及彼此之间的相互关系, 了解船舶操纵的任务和今后工作环境的大体情况, 使学员对所学专业有一个总体的初步认识和理解, 从而为今后的学习和工作打下坚实的基础, 树立牢固的专业理想。
3.2 现场教学
对于学员在进行专业理论学习的时候, 可结合所讲的内容到船舶操纵模拟器实验室对船舶操纵各主要设备的组成、工作原理、操作管理进行讲解、操作演示, 可以加强学员对理论知识的理解和掌握。
3.3 单项训练
在学员完成理论课程学习后, 对某一针对性较强的特定操作进行训练, 主要作用是将专业中零散的理论知识有机地结合起来并适用于实际操作的过程。例如狭水道综合航行训练等。
3.4 综合训练
对学员专业理论知识进行全方位综合强化训练和入职后的提高训练, 主要作用是提高学员独立分析、解决问题和应变、应急能力。例如航行值班与操作程序训练, 靠、离泊位操作等。
4 影响船舶操纵模拟器教学质量的因素
船舶操纵模拟器教学与其它实践教学环节一样, 影响教学质量的因素涉及到方方面面, 在此仅简略提出以下较为突出的几点:
4.1 船舶操纵模拟器自身的完善程度
欠完善的船舶操纵模拟器, 自然难以保证其应有的教学质量。在这方面除着力改善船舶操纵模拟器的性能, 提高其真实感外, 很重要的一个措施是确保教师对学生给予正确有效的指导和引导。
4.2 教师的船舶操纵业务素质
教师的综合素质对学生的影响是不言而喻的, 这里特别提出的是教师的船舶操纵业务素质 (实际技能和理论水平) 。由于船舶操纵模拟器教学综合性强、涉及面广, 加之船舶操纵模拟器自身的局限性, 教学过程中许多内容需要教师给予正确有效的指导和引导, 因而教师没有相当的船舶操纵业务素质, 教学质量是难以保证的。建议安排具有实船工作经验的管理级人员 (船长、大副培训班或考证班则应由有经验的船长、大副承担) 承担相应的教学任务。
另外, 学生系统掌握知识及转化情况、实践教学环节安排的先后顺序、学生实践经验的多少, 都将直接影响教学质量。
结束语
综上所述, 目前我国对船舶操纵模拟器的研制投入了巨大的人力物力, 船舶操纵模拟器已发展成一个软硬结合、人机结合、高度复杂、可伸缩的庞大系统。由于STCW 78/95公约的实施, 船舶操纵模拟器已广泛地应用于各类航海教育及培训的教学过程中。船舶操纵模拟器是航海技术教育与培训的一种实践教学方法, 是现代的教学手段。正确认识船舶操纵模拟器, 不断研究、完善并充分发挥它的教学功能, 采取相应措施提高教学质量, 开发其科研功能, 提高其利用率增加投资效益, 均是我们应该探索和研究的课题。希望能借此文章引发对船舶操纵模拟器及其教学应用进行广泛深入的思考, 以期对船舶操纵模拟器的研究更加深入, 使其性能、功能及使用更贴近实际, 教学与培训更加有效。
参考文献
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船舶模拟器 篇6
一、训练方案设计环境条件
(一) 选用航道
此训练方案选用珠江水系东平水道视景图。东平水道起于西江、北江交汇处的思贤滘, 止于广州的大尾角, 全长68公里。航道弯曲狭窄, 最窄的通航宽度仅80米, 航道礁石、石坝多, 船舶通航密度大, 每小时船舶流量超过150艘次。航道全线水深达4.0m, 可通航2000吨级船舶。东平水道作为重要航道, 水运量非常突出, 交通流量很大, 通航高峰时流量达140艘次/小时, 全年通过量平均为60艘次/小时, 从2004年起年通过量已超过6000万吨。
(二) 选用船型
2000吨级江轮, 船长61.3m, 船宽11.7m, 吃水3.1m, 双车单舵。
(三) 风流设置
东南风 (1350) , 4级;北流 (0000) , 1节。
二、内河船舶操作训练方案设计
(一) 靠泊作业
(二) 离泊作业
(三) 掉头作业
(四) 抛锚作业
三、内河船舶应急训练方案设计
(一) 发生火灾险情的应对措施
(二) 主机失控险情的应对措施
(三) 舵机失灵险情的应对措施
(四) 遭遇暴雨、大雾、大风险情的应对措施
(五) 发生碰撞险情的应对措施
(六) 人落水险情的应对措施
(七) 发生走锚、偏荡险情的应对措施
四、结语
按照内河船舶操纵模拟器的操作及应急方案进行训练, 对内河船舶船员在驾驶技术和应急处理方面会有一定的提高。但此方案是在特定的航道、船型以及风流条件下进行的, 实际情况不尽相同, 此举旨在抛砖引玉, 真功夫还需船员在实践中不断积累经验, 这样才能满足内河船舶驾驶和甲板岗位技能的要求。
摘要：根据《中华人民共和国内河船舶船员适任考试和发证规则》等海事法律法规规定, 内河船舶船员适任考试分为理论考试和实际操作考试, 而实际操作考试应当通过对相应船舶、模拟器或者其他设备的操作等方式, 对内河船舶船员专业知识综合运用、操作及应急等能力进行技能测评。文章细致地设计了船舶操作及应急训练方案, 对内河船舶船员在实践技能方面能起到积极的作用。
关键词：船舶模拟器,船舶操作,船舶应急,训练方案
参考文献
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船舶模拟器 篇7
关键词：船舶辅锅炉,可编程控制器,模拟装置
1 前言
船舶燃油辅锅炉是船舶极为重要的设备,也是船舶机舱辅助装置中最早实现自动控制的设备之一。由于其在船舶安全航行所处的重要性,以及它的多元参数的控制特点,在机舱的电控系统中占有很重要的地位,同时也是实验教学中必备的船舶辅助机械之一。
船舶辅锅炉控制包括水位自动控制、蒸汽压力自动控制和燃烧时序控制等环节,其中燃烧时序控制是指给锅炉一个启动信号后,能按时序的先后自动进行预扫风、喷油点火,点火成功后转入正常燃烧的负荷控制阶段,同时对锅炉的运行进行一系列的安全保护[1]。为了确保安全,系统除了能实现自动启动运行外,还需有必要的手动控制。应某船员培训机构要求,笔者设计制作了一套采用PLC控制的辅锅炉模拟装置。该装置根据船舶辅锅炉的控制特点,用PLC作为控制系统完成对各种开关量信号的采集与执行元件的驱动。
2 PLC系统的硬件设计
PLC控制系统的硬件配置主要取决于船舶辅锅炉控制中的输入、输出点数的总量[2]。为了达到理想的性能价格比,通过对整个系统所需的总点数做一估算,该装置选用日本三菱公司的FX1N-40MR型PLC作为控制核心[3]。
由于该装置主要是放在实验室用于教学,不可能像船舶锅炉一样,真正用燃油燃烧产生蒸汽压力,因此其输入输出只能是各种指示灯和按钮开关,利用其来显示和控制,达到教学目的。该装置PLC基本配置要求有18点开关量输入,11点开关量输出。其地址分配表见表1。
3 PLC程序的设计
该辅锅炉模拟装置依靠PLC完成对各种开关量信号的采集与执行元件的驱动,其工作流程如图1所示。
根据工作流程,在PLC中编制用户程序如下:
4 系统功能
4.1 自动控制
按下启动按钮后,系统首先检测水位是否正常,因为锅炉在实际使用过程中严禁缺水干烧,若水位不正常,则根据水位探测器送来的水位高低信号决定停止/启动水泵;其次,根据重/轻油选择开关决定是否对油温进行检测,因为该装置设计的管路是重/轻油同一根管路,燃烧重油要受温度的控制,油温太低,点火比较困难;最后,根据蒸汽压力来决定是否启动燃烧程序。在整个燃烧程序中,若出现故障(例如风机故障、点火故障、中途熄火、水位过低等,这些故障都是通过安装在面板上的开关来模拟的)都将发出声光报警及停炉。
4.2 手动控制
实船中,如果锅炉自动控制发生了故障,则必须能进行手动控制,因此该装置也设计了手动控制部分。手动控制就是按照锅炉自动控制程序进行手动操作。按下启动按钮后,对系统进行复位,根据锅炉水位、重/轻油选择开关、蒸汽压力高低来对锅炉燃烧程序进行控制(即通过自动/手动控制选择开关对扫气、点火、燃烧进行控制)。
5 结束语
PLC由于具有通用灵活的控制性能,可以适应各种工业环境的可靠性、简单方便的使用性能,在船舶自动化各系统中得到了广泛的应用。利用FX1N-40MR型PLC对船舶辅锅炉的控制系统进行设计,不仅可以了解船舶辅锅炉电气控制的特点及辅锅炉的工作过程,而且可以掌握PLC控制在船舶辅锅炉多元参数控制上的应用,为轮机工程专业的学生加强理论联系实际,提高实践操作技能发挥了积极作用。
参考文献
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船舶模拟器 篇8
1 实例分析
本文以天津LNG液化天然气项目航道的设计方案比选为背景, 通过对全任务大型船舶模拟器的有效应用, 对航道航行的水域进行科学、合理的模拟试验, 不同的风力、风向、以及水的流行与水的流速等环境因素, 对各个不同方案对船舶操纵安全性的影响进行有效的研究, 分析出每个方案的有效性, 同时, 根据试验的结果来选定方案。
天津LNG液化天然气项目需要重新建立两个液化天然气泊位, 一个泊位用来停靠液化天然气船, 进行液化天然气的接卸, 另一个泊位用来停靠浮式接受储存气化装置, 浮式接受储存气化装置就是带有气化装置的液化天然气船。液化天然气与浮式接受储存气化船的泊位采用的是蝶形的墩台式的布置方式, 每个泊位设置1座工作平台, 靠船墩4座, 以及系缆墩6座, 液化天然气与浮式接受储存气化船泊位之间的距离为50米, 泊位的长度都为400米, 码头总的长度为850米, 靠船墩顶面的海拔与系缆墩顶面的海拔一致, 为850米, 工作平台的顶面海拔为8米, 码头前面停泊水域的宽度为150米, 停泊水域的设计底的海拔为-14.5米, 回旋圈的直径为865米, 回旋圈的设计底的海拔为-15.0米。
该项目航道的连接港池区域对两个设计方案进行考虑, 这两个设计方案存在着较大的差异, 如在船舶的操纵方面、通航的安全方面、航道的投资方面等等都存在着较大的差异, 这就需要进行方案的比选, 最终确定一个最有效、最合适的设计方案。航行水域的宽度大小、水深情况、以及通航的条件等, 是航道设计时的要求指标, 这些指标中会受到船速、船舶的操作性能、风速、浪潮等一些外界条件的影响, 以及船舶操纵人员技能水平高低的影响, 同时, 还会受到各个指标之间相互结合的影响。所以, 通过本次对船舶操纵模拟试验, 根据模拟的结果, 来获取更多的相关数据以及资料, 对各个航道的设计方案的一些确定以及不确定的因素进行评估, 确定的因素包括航行水域的宽度大小、水深高度、通航的条件等等, 不确定的因素包括船舶操纵的性能、风速、浪潮等等, 分析出各个设计方案的有效性、科学性、合理性, 最终确定方案进行实施。
2 方案简介
2.1 方案一
根据出钢口的方向为基础, 码头的方向为107度, 港池的方向为148度, 口门的内航道与外航道为别为109度、126度, 船舶的回旋水域在码头的前方的直径为865米。
2.2 方案二
对港池的疏浚北边线进行了有效的扩宽, 对航道进行了切角, 航道与港池的接触处呈现出了类似喇叭口的形状, 类似喇叭口的上、下口宽度分别为635米、375米, 喇叭口的下口与外航道之间的角度为8度。
3 船舶操纵模拟试验的方案
本次船舶操纵模拟试验采用的全任务大型船舶操纵模拟器, 是英国某公司的Navi-Trainer型, 全任务大型船舶操纵模拟器符合国际海事组织以及国家海事局的相关规定要求, 并且获得了挪威、英国等权威机构的认证。此系统的构成主要有船舶控制模板雷达模板、电子海图显示模板、导航仪器模板等等。同时, 还包括教练监控软件、船舶动态软件等等。
全任务大型船舶操纵模拟器具有的功能主要体现在以下几个方面:一是, 对于不同的天气状况、不同的能见度情况、不同的海域情况、不同的时间等条件下, 都可以进行航行与船舶的操纵模拟。二是, 通过导航仪器、雷达、电子海图显示系统与信息系统等多种信息仪器相结合, 进行综合性的职能导航模拟。三是, 船舶交通服务模拟, 以及搜救行动模拟。四是, 采用前后, 左右, 横、纵摇, 垂荡、船首向变化自由度船舶水动力数学模型, 进行有效的模拟本船在水域中的水动力学的相关特征, 如潮汐等的影响, 切实的模拟本船在受限制的水域中的水动力学特征, 例如, 船间效应等, 能够有效的模拟本船在车、缆等作用的情况下的一些响应。
在全任务大型船舶操纵模拟器上配置了拖轮的子系统, 拖轮的具体操作可以对主本船或者副本船进行有效的指定。船舶操作人员可以在制定的拖轮操作船台上, 像操作主本船那样进行操作, 也可以与被拖带的船舶之间运用对讲机等通信设备, 从而有效的尽心信息的交互与联动。在指定的目标拖轮上采用三维120度或者是270度的视景显示。在力学模型上, 拖轮的子系统与靠离泊的子系统中, 可以根据实际的风速等海域状况, 进行有效的计算每个拖轮与每个缆绳的受力大小。
选择天津LNG项目液化天然气一期主力145000立方米液化天然气船, 参加此次释氧的人员也都是本地区的高级引航员、液化天然气船船长等等。根据本地区的水文气象统计资料与相关人员的实际工作经验, 选择东北风、西南风, 风速在6-7级之间, 涨潮, 流速在0.3—1.2千米的试验情况。根据实际的现场情况, 以及高级引航员的工作经验, 船舶入港靠泊在液化天然气船东侧泊位的时候, 比较不易操作, 而且航道的要求也比较高。所以, 本次是根基船舶入港靠泊液化天然气船泊位的试验为主要的研究状况。
4 试验结果
通过试验的结果表明, 方案一的两组试验, 在涨潮的时候, 而且是东北风的情况下, 引航员还是可以勉强的进行操作, 但是在涨潮的时候, 而且是西南风的情况下, 引航员就不能操作船舶来克服西南风的影响, 而且, 很容易导致事故的发生, 通过方案一的两组试验结果, 我们可以明显的看出方案一存在一定的问题, 船舶操作相对比较困难, 而且容易出现事故。
方案二对港池与航道接触处进行了切角, 航道与港池的接触处在切角后形成了喇叭口状, 喇叭口的上、下口宽度分别为635米、375米, 喇叭口与外航道之间的角度为8度, 这使的船舶在行驶在该区域的时候可以安全通过, 方案二在既定的风流条件为基础下, 船舶进出港口都是比较安全、容易的。
5 结论
根据试验的结果显示表明, 方案一存在一定的安全隐患, 不建议使用;方案二在喇叭口处扩宽后, 可以有利于船舶在该区域的安全通行, 可见, 对港池与航道接触处喇叭口的扩宽是十分必要的, 方案二也满足了其他条件影响下的靠离泊的相关要求, 所以, 方案二试验比较成功, 推荐使用。
6 总结
在船舶操纵模拟试验在传道设计方案的比选过程中, 要高薪聘请一些既了解本地区的水文气象特点的引航员, 又要有着丰富的银行经验的引航员, 同时, 还要掌握船舶操纵的特性船长, 来参与到船舶操纵模拟试验中, 根据具体的实际情况出发, 来获取相关的数据与资料, 从而确定出推荐的方案, 使得航道的相关设计有效的符合实际的操作特征, 同时, 还要保证设计的方案要满足水上交通安全的相关要求。
参考文献
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船舶模拟器 篇9
船舶锚机是保证船舶在水面或码头安全停泊的重要设备, 是船舶甲板机械电力拖动的一个重要组成部分, 它一般用电力控制三速交流电机可逆运行完成起锚抛锚的过程控制。船舶三速锚机主要由电机、控制系统和操作系统组成, 设备结构复杂, 体积较大且价格昂贵。因此, 关于船舶锚机相关知识的教学中很难面对实物, 通常以课堂理论讲授和电力拖动实验 (用三相异步电动机可逆控制及变极调速) 等方法实施教学, 致使学生对该部分内容难以理解和掌握, 不利于学生实际操作能力的培养。此外, 船舶三速锚机控制系统也是船舶电工证及电子电气员考证所必须的设备。为了切实提高教学质量, 使在校学生和培训学员更好地掌握这部分内容, 培养其对锚机电气控制系统的操作能力和故障分析及排除能力, 适应高职人才培养的需要, 迫切需要一种既能较好的满足实际教学需求, 又能最大程度节约成本的船舶锚机控制系统的教学装置。文章即是针对实际使用的船舶三速锚机控制系统进行改造, 设计了一种用于实训教学和职业技能考证的船舶三速锚机控制系统的模拟装置。
1 船舶三速锚机模拟控制装置的设计方案
原有的船舶锚机教学设备是整套订购教学仪器生产厂家的成品设备, 在实际教学中存在许多问题: (1) 教具厂生产的实训设备通用性较强, 不便于特色教学与学生实训。 (2) 由于学生在实训过程中对船舶锚机电气控制线路部分的操作频繁, 故障率很高, 维修量极大, 给教学和培训考证工作均带来极大不便, 维护成本太高。 (3) 由于学生长时间操作与实训, 锚机电机频繁起停, 而电机起动电流非常大 (通常是其额定电流的4-7倍) , 电机极易烧坏, 可靠性差且安全隐患大。
船舶上广泛使用的三速锚机的控制线路原理图如图1所示。为了满足专业课教学和行业考证需求, 在保持实船上三速锚机的基本控制线路不变的基础上, 对控制系统进行了改造, 去掉了锚机电动机 (包括电磁刹车) 及机械装置, 采用万能转换开关代替锚机操作系统中的主令控制器, 并采用不同颜色灯光显示模拟三速锚机的起动、制动和正反转变速运行。
船舶三速锚机模拟控制装置主要由锚机控制台、器件箱 (包括变压器、接触器、继电器、电阻、熔断器等) 和模拟故障箱 (共18个故障点) 等组成。
1.1 锚机控制台
锚机控制台上设有三速锚机控制模拟器, 由万能转换开关以及信号灯组组成。万能转换开关与信号灯组连接, 万能转换开关上设置有七档, 分别对应三速锚机电机的正转、反转的三个速档以及停机档, 信号灯组数量为三组, 分别对应三速锚机电机的三个速档, 每组信号灯组包括有三个信号灯, 每个信号灯分别对应三速锚机电机的三相电的相;锚机控制台连接有锚机观察台, 锚机观察台上设有与万能转换开关速档对应的三速电机。
采用万能转换开关代替锚机操作系统中的主令控制器进行锚机的三速操纵, 从而实现了锚机操作系统的小型化, 可极大的降低成本, 且使得原本需要在两地依次进行的锚机控制操作集中到一处操作, 极大的方便了学生和培训学员等的观察学习和实际操作;采用三组不同颜色的指示灯与三速电机的三相绕组并联, 实现在电机不运行的情况下, 模拟电机的实际运行状况, 从而反映电机的三种速度, 避免了电机因长时间工作和频繁起动造成的电机损坏事故的发生, 也有效保障了教学安全。
1.2 模拟故障箱
模拟故障箱与万能转换开关以及信号灯组连接, 模拟船舶三速锚机的各种故障, 可以用于系统模拟调试与检修, 方便教学演示和职业评估测试。如图1所示, 模拟故障箱共设置了18个故障点, 对应的故障分别为:
(1) 、 (2) 、 (17) :1J线圈不吸合, 电机正、反转无效。
(18) :1J线圈吸合, 电机正、反转无效。
(16) :1J线圈吸合, 主令开关打到上升档或下降档1J线圈断开。
(3) :ZC线圈不得电, 上升档指示灯不亮。
(4) :FC线圈不得电, 下降档指示灯不亮。
(5) :1C线圈不得电, 低速档不工作。
(6) :2C线圈不得电, 中速档不工作。
(8) :4C线圈不得电, 2C不得电, 中速档不工作。
(7) :1C、2C、4C线圈不得电, 低中速档不工作。
(9) :时间继电器1SJ不得电, 3C线圈不得电, 高速档不工作。
(10) :时间继电器1SJ常开触头断开, 3C线圈不得电, 高速档不工作。
(11) 、 (15) :无任何现象。
(12) :ZDC线圈不得电, 制动指示灯不亮。
(13) :ZDC线圈得电, 指示灯不亮。
(14) :低、中、高速档指示灯一亮就灭。
2 船舶三速锚机模拟控制装置的优点
文章设计的船舶三速锚机模拟控制装置具有如下创新点和优点: (1) 采用万能转换开关代替了锚机操作系统中的主令控制器模拟锚机的起动、制动及变速运行, 使教学设备小型化, 既节约了成本, 而且使原本需要在两地依次进行的锚机控制操作集中到一处, 操作简便灵活, 具有很强的教学实用性; (2) 采用三组不同颜色的指示灯与三速电机的三相绕组并联, 实现在电机不运行的情况下, 模拟电机的实际运行状况, 从而反映电机的三种速度, 避免了电机因长时间工作和频繁起动造成的电机损坏事故的发生, 大大降低了设备的故障率, 也有效保障了教学安全。
3 结束语