本發(fā)明涉及一種水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)以及訓(xùn)練方法，特別涉及一種封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)以及訓(xùn)練方法。

背景技術(shù)：

潛水員在水下試劑操作運(yùn)載器前，必須經(jīng)過嚴(yán)格的訓(xùn)練。潛水員的訓(xùn)練不同于一般人員的訓(xùn)練。潛水員要在高強(qiáng)度的水壓下，進(jìn)行作業(yè)；不僅如此，需要有強(qiáng)大的心理素質(zhì)，面對孤獨(dú)、無援、未知的環(huán)境。

現(xiàn)有的一些模擬器雖然可以對潛水員進(jìn)行訓(xùn)練，但是缺乏真實的感官。在海洋實地進(jìn)行訓(xùn)練，對于初級的潛水員危險性太大，也太受地域限制。如何建立一個貼近水下環(huán)境的訓(xùn)練系統(tǒng)，還原真實的工作環(huán)境，并能保證潛水員的安全，成為亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在提供一種封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)以及訓(xùn)練方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的存在缺陷。

本發(fā)明提供一種封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，包括：密封艙、升降裝置、第一軌道、第二軌道和訓(xùn)練模擬器；其中，密封艙具有艙體和艙門，艙門設(shè)置在艙體的頂部；升降裝置設(shè)置在艙體的底部；第一軌道固定在升降裝置上，第一軌道上具有第一滑槽；第二軌道與第一軌道相垂直；第二軌道的底部具有第一滑塊，第一滑塊在第一滑槽內(nèi)滑動；第二軌道還具有第二滑槽；訓(xùn)練模擬器在第二滑槽內(nèi)滑動。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：訓(xùn)練模擬器具有顯示器、操作界面；顯示器顯示畫面及操作命令，顯示的畫面以潛水員乘運(yùn)載工具在海底通過高清攝像頭看到的圖像為腳本；操作界面設(shè)置在顯示器的下方，均為防水按鈕；具有前進(jìn)、后退、上升、下潛、左向移動、右向移動運(yùn)行方向按鈕；操作界面還具有速度4個速度檔位，第1檔為慢速檔、第2檔為中速檔、第3檔為高速擋、第4檔為為全速檔。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：升降裝置包括底座、兩根絲桿和升降臺；底座固定在密封艙的底部；兩根絲杠對稱設(shè)置，一端與底座連接，另一端與升降臺連接；第一軌道固定在升降臺上。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：訓(xùn)練模擬器具有旋轉(zhuǎn)軸、底座和滑塊；旋轉(zhuǎn)軸固定在訓(xùn)練模擬器的底部，與底座可旋轉(zhuǎn)連接；底座固定在滑塊上；滑塊在第二滑槽內(nèi)滑動。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：密封艙為增壓艙；密封艙具有觀察孔。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：還包括保護(hù)控制模塊，保護(hù)控制模塊設(shè)定安全距離，當(dāng)訓(xùn)練模擬器到達(dá)密封艙壁任意一個方位距離為小于設(shè)定的安全距離時，緊急制動。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：密封艙還具有造波器和制冷裝置。

另外，本發(fā)明提供一種采用上述封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的訓(xùn)練方法：訓(xùn)練模擬器在升降裝置的帶動下升至密封艙頂部，待受訓(xùn)人員進(jìn)入訓(xùn)練模擬器的站立位；訓(xùn)練模擬器移動到第二軌道的中心位置，第二軌道移動到第一軌道的中心位置，帶動訓(xùn)練模擬器到達(dá)密封艙的中心位置；升降裝置將訓(xùn)練模擬器下降至預(yù)定深度位置；訓(xùn)練模擬器的顯示器顯示畫面進(jìn)行命令發(fā)布，受訓(xùn)人員在控制面板上進(jìn)行操作。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種訓(xùn)練方法，還可以具有這樣的特征：操作面板接收的操作指令，系統(tǒng)根據(jù)指令控制升降裝置、第二導(dǎo)軌、訓(xùn)練模擬器的驅(qū)動裝置將移動訓(xùn)練模擬器到達(dá)指定位置。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種訓(xùn)練方法，還可以具有這樣的特征：升降裝置將訓(xùn)練模擬器上升的過程中，設(shè)定間隔距離和停留時間。

附圖說明

圖1是封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的主視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

圖1是封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的主視圖。

如圖1所示，封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)包括：密封艙100、升降裝置200、第一軌道300、第二軌道400和訓(xùn)練模擬器500。

本實施例中，密封艙100的艙體規(guī)格為(直徑X長度)：Φ2.6米X3米(內(nèi)部凈尺寸)。密封艙為立式圓筒形單艙一門結(jié)構(gòu)，采用橢圓封頭最為艙門120，設(shè)置在艙體110的頂部。艙體110和艙門120及其他受壓元件的材料鋼號為Q345R，最高工作壓力為4.0MPa。艙體110的上端有兩個注水口111、下端有兩個防水口112。密封艙100為增壓艙，增壓調(diào)壓裝置可以向艙內(nèi)輸入增壓氣體。密封艙100還設(shè)置觀察孔，可以觀察到受訓(xùn)人員的實際情況。

升降裝置200設(shè)置在艙體110的底部。升降裝置200包括底座210、兩根絲桿220、升降臺230和驅(qū)動部件。底座210通過螺釘固定在密封艙的底部。兩根絲杠220對稱設(shè)置，一端與底座210連接，另一端與升降臺230連接。驅(qū)動部件驅(qū)動絲桿220旋轉(zhuǎn)，帶動升降臺230上下移動。

第一軌道300固定在升降臺230上。第一軌道300具有第一滑槽310。

第二軌道400與第一軌道300相垂直設(shè)置。第二軌道400的底部具有第一滑塊410。第一滑塊410在第一滑槽310內(nèi)滑動，由電機(jī)驅(qū)動。第二軌道的上端具有第二滑槽420。

第一滑槽和第二滑槽不貫穿整軌道，兩端均有止位件，防止由于受訓(xùn)人員的誤操作，部件滑出軌道。

訓(xùn)練模擬器500具有旋轉(zhuǎn)軸510、底座520和滑塊530。旋轉(zhuǎn)軸510固定在訓(xùn)練模擬器500的底部。底座520內(nèi)設(shè)置軸承，旋轉(zhuǎn)軸510設(shè)置在底座520的軸承內(nèi)，底座520與旋轉(zhuǎn)軸510可旋轉(zhuǎn)連接。底座520固定在滑塊530上；滑塊530在第二滑槽內(nèi)滑動，由電機(jī)驅(qū)動。

訓(xùn)練模擬器500為外部直徑約70厘米的半球體外殼，外殼內(nèi)密封了專用計算機(jī)及其軟件系統(tǒng)。半球體外殼主要作用為耐高壓和水密，使內(nèi)部計算機(jī)與外界高壓水環(huán)境隔絕。

訓(xùn)練模擬器500通過水密電纜系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，控制系統(tǒng)內(nèi)升降裝置200、第一軌道300、第二軌道400和訓(xùn)練模擬器500的移動和旋轉(zhuǎn)。

訓(xùn)練模擬器500具有顯示器、操作界面和防護(hù)欄。顯示器顯示畫面及操作命令，顯示的畫面以潛水員乘運(yùn)載工具在海底通過高清攝像頭看到的圖像為腳本，在受訓(xùn)人員操作各種指令時，訓(xùn)練模擬器會根據(jù)指令內(nèi)容調(diào)用真實的航行圖像，使受訓(xùn)人員真實產(chǎn)生在大海中水下操作運(yùn)載器的感覺。

操作界面設(shè)置在顯示器的下方，均為防水按鈕；具有前進(jìn)、后退、上升、下潛、左向移動、右向移動運(yùn)行方向按鈕；還具有速度4個速度檔位，第1檔為慢速檔、第2檔為中速檔、第3檔為高速擋、第4檔為為全速檔。受訓(xùn)人員根據(jù)指令通過訓(xùn)練模擬器上的防水按鍵進(jìn)行操作。

訓(xùn)練模擬器具有供受訓(xùn)人員站立的平臺，為安全考慮在平臺周圍具有防護(hù)欄。

同樣處于安全考慮，封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)還具有保險系統(tǒng)的設(shè)置。保險系統(tǒng)分兩部分，一部分為硬件的保護(hù)裝置，另一部分為軟件的保護(hù)控制模塊。保護(hù)裝置800為保險帶，可以直接綁在受訓(xùn)人員的身上。在封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)故障或者受訓(xùn)人員突發(fā)意外的情況下，可以之間將受訓(xùn)人員拉上來。保護(hù)控制模塊設(shè)定安全距離，本實施例中設(shè)定安全距離為3米，也就是說在訓(xùn)練模擬器到達(dá)密封艙壁任意一個方位距離為5米時，緊急制動，強(qiáng)行停止各驅(qū)動部件的運(yùn)行。

為了模擬訓(xùn)練更加逼真，在密封艙100中設(shè)置造波器，將密封艙里的水流動起來，并形成一定的波浪，使受訓(xùn)人員更有真實感。在密封艙100還設(shè)置有制冷裝置，需要時將密封艙100內(nèi)的水進(jìn)行降溫，與低溫的海水相一致，使受訓(xùn)人員，更有身臨其境的感覺，接收低溫的考驗。

封閉式水下訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的訓(xùn)練方法：

封閉出水口，向進(jìn)水口注水，在密封艙中注入需要深度的水量。

訓(xùn)練模擬器在升降裝置的帶動下升至密封艙頂部，待受訓(xùn)人員進(jìn)入訓(xùn)練模擬器的站立位。

訓(xùn)練模擬器移動到第二軌道的中心位置，第二軌道移動到第一軌道的中心位置，帶動訓(xùn)練模擬器到達(dá)密封艙的中心位置。升降裝置將訓(xùn)練模擬器下降至預(yù)定深度位置。需要時，增壓調(diào)壓裝置可以向艙內(nèi)輸入增壓氣體。

訓(xùn)練模擬器的顯示器顯示畫面進(jìn)行命令發(fā)布，受訓(xùn)人員在控制面板上進(jìn)行操作，操作指令通過水密電纜傳輸給系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)指令控制升降裝置、第二導(dǎo)軌、訓(xùn)練模擬器的驅(qū)動裝置將移動訓(xùn)練模擬器到達(dá)指定位置。

當(dāng)然，訓(xùn)練模擬器的控制面板的指令可以不進(jìn)行傳輸，只在顯示器上模擬出操作指令，對于初級受訓(xùn)者比較合適。

當(dāng)訓(xùn)練模擬器在預(yù)定深度位置停留時間到達(dá)設(shè)定的訓(xùn)練時間，升降裝置200將訓(xùn)練模擬器上升。

如果訓(xùn)練的深度較深，考慮到受訓(xùn)者突然上升至水面會有不適感，升降裝置將訓(xùn)練模擬器上升的過程中，設(shè)定間隔距離和停留時間。如：從40米每上升10米，停留20分鐘時間，直至離開水面。

受訓(xùn)人員的選拔方法

本模擬器主要通過模擬潛水員在水下實際操作運(yùn)載器的過程，達(dá)到訓(xùn)練水下實操的目的。并通過不同人員、不同水深、不同操作時間的訓(xùn)練，對受訓(xùn)人員結(jié)束操作后尚具備的作業(yè)能力進(jìn)行評估。采用評估手段主要有體能評價、視覺感知能力和聽覺感知能力評價、疲勞程度評價等，最終得出符合大部分人員水下作業(yè)需求的合理的水下操作時間，以保證人員在操作結(jié)束后尚具備一定的工作能力。

試驗結(jié)果

實驗對約10名人員在不同深度時，保證水下操作模擬后仍具備工作能力的合理操作時間進(jìn)行了統(tǒng)計。

由上述表格可以看出，有些人員在不同深度的工作時間比較穩(wěn)定，有些人員隨著深度變化，工作時間大幅度地減少。我們可以根據(jù)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)，針對性地選拔特定人員完成。