船舶驾驶运动模拟训练系统
船舶驾驶运动模拟训练系统
定义
船舶驾驶模拟训练
simulation training for marine navigation
用模拟设备代替实船，并模拟船舶周围航行条件对学员进行船舶驾驶技术训练的方法。现代船舶吨位和航行速度的增大，通航汇集区船舶密度的增加，以及各种避碰、导航、通信和特殊货物设备的日益复杂，对船员的培训工作提出了越来越高的要求。特别是超大型船舶的某些操纵性能与普通船舶不同，用实船培训船长和其他驾驶人员不但费用浩大而且容易发生事故。利用模拟设备进行驾驶训练，既可按照培训要求，选择不同难度的外界航行条件，设定各种故障情况，采用不同的操纵方法，进行多次重复训练，并可通过记录和重演，详细分析和评价学员的操作效果。因此，采用模拟训练方法，既经济又安全，既可缩短培训时间，又可提高教学效率。
船舶驾驶模拟训练按训练设备和训练内容可分三类。
雷达和导航设备模拟训练训练使用的模拟驾驶台中装有雷达、导航设备、车钟、操舵设备和有关指示仪表。训练时，由模拟器产生雷达上的岸线、目标回波和各种干扰杂波，以及各种无线电导航仪、电航仪器和指示仪表的信号。船舶模型、目标船的数量和态势、风、水流等环境条件可由教员选择。训练内容包括雷达避让、航行定位以及仪器设备发生故障时的应急处理等。
实景实船模拟训练所用模拟设备的布置与实船驾驶台相同。训练时，由视觉显示系统和音响系统在驾驶台和驾驶台周围产生高度真实感的图象和音响以及振动等效果，能模拟风、水流和摇摆的影响，有的还能模拟浅水效应、岸边效应、航道效应和搁浅效应。夜景模拟以各种灯光显示航标和目标船，日景模拟则显示实际地貌、船舶和航标的图象。模拟训练的真实感包括对船舶和航行环境的视觉真实感和对船舶动态的真实感。模拟船舶动态的真实度是由精确的数学模型来保证的。实景的产生，早期用皮影或幻灯投射法，以后用模板加电视摄像法，20世纪70年代出现了计算机成象和计算机控制放映法。计算机成象和控制放映法的全套设备由一台数字程序计算机控制。目标船的数量、训练区域、船舶模型可由教员选择。
这种接近于实船的模拟设备，可用于对学员进行了望、雷达观测、导航定位、船舶操纵、避让和故障应急处理等训练。第一台实景船舶模拟设备于1970年在荷兰船模试验池开始使用。
缩尺船模训练训练使用的船模是照实船按比例缩小的可以载人的模型。训练时在试验池内按同样比例设置航道、码头，并由人工产生潮流、风、浪等。学员可在船模上练习锚泊、进出港、靠离码头系离浮筒、狭水道航行、避碰以及在风浪中操纵等技术。第一套缩尺模型于1967年在法国格勒诺布尔市附近的人工湖雷韦尔港建立。缩尺船模训练的主要缺点是模拟船的行动只能是代表性的，不能准确反映超大型船舶的实际情况。根据弗劳德相似定律，要做到船模与实船运动相似，要求船模和实船两者的弗劳德数(□□)相等，即□式中□□、□□分别为船模和实船的运动速度，□□为重力加速度,□□□、□□分别为船模和实船的长度。例如当船模长度的缩比为1:25时,则船模速度的缩比仅为1:5。所以从船模训练转到实船操纵时需考虑这种由于长度与速度的缩比差异对受训者所产生的影响。
此外，还有各种单项训练，如雷达模拟器训练、台卡模拟器训练、罗兰-C模拟器训练和靠离码头模拟器训练等。