船舶驾驶室控制台优化设计.pdf
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1、第 31 卷 第 6 期2023 年 6 月Vol.31 No.6Jun.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言近年来,随着智能船舶、绿色船舶等系统制造技术的发展和应用,我国船舶制造技术取得了突破性进展1-2。船舶驾驶室控制台是船舶航行安全保障、操纵控制的核心设备,该设备的优化与改进对于船舶向自动化、智能化的方向发展起着至关重要的作用。驾驶室控制台集操舵、操机、航海保障、航行管理和通讯指挥等功能于一体,控制台能够提供配套设备的安装空间,同时应用人机交互界面方便终端用户操作3,实现船舶系统的综合显示与控制功能。嵌入式
2、安装设备主要由控制台提供的设备模块和其他系统提供的设备模块,这些模块能够保障船舶正常的航向、航速及指挥,完成船舶的航行操纵、指挥、配电等功能4-5。各装台件的接口尽量采用航插接入,提高电磁兼容性。显然,对于船舶驾驶室控制台的设计与探索研究是船舶装备研制的关键。综上,本文针对船舶驾驶室控制台进行优化设计,充分考虑人机工程学要求,设计外形为“M”字形,结构为分段琴键式台体设计。同时,安装有防风浪扶手,台体的高度以及遮光处理等也进行人机工程设计,使运行管理及操作简单方便,各种数据信息显示直观清晰。该项技术具有可行性、可靠性、可维护性,保证设备性船舶驾驶室控制台优化设计王 璐 1,吕 旭2,金 宏3,
3、雷 娜3(1.海军装备部驻沈阳地区军事代表局 驻锦州地区军事代表室,辽宁 锦州 121000;2.清华大学 精密仪器系,北京 100084;3.锦州航星船舶科技有限公司,辽宁 锦州 121000)摘 要:随着船舶工程人员对船舶设计制造的理论研究不断完善和深入,面向用户需求,船舶驾驶室控制台的设计显得尤为重要。针对传统的驾驶室控制台操作维护复杂问题,对船舶驾驶室控制台进行优化设计。该设计通过模块化和区域功能化理念,结合人机工程学,设计了“M”字形琴键式结构驾驶室控制台。通过实际验证,该控制台结构安排合理,安全可靠,改善了人机交互平台的使用环境,为船舶的设计制造提供有益参考。关键词:船舶;驾驶室控
4、制台;人机工程中图分类号:U662.2 文献标识码:A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.06.015引用格式王璐,吕旭,金宏,等.船舶驾驶室控制台优化设计 J.船舶物资与市场,2023,31(6):46-48.能综合兼优,具有一定的社会价值。1 总体设计本文设计的船舶驾驶室控制台充分考虑了通用化、模块化、组合化等特点,由操舵、主机监控、航行保障、通信导航和配电等独立的功能模块拼装而成,能够保证整台设计的要求,满足操舵、操机、通信、配电等需求。外形设计为“M”字形,结构为分段琴键式,配备有防风浪扶手。驾驶室控制台内部配备遥控起停控制单元、遥切单元,以实现对相关泵组的远程
5、起停控制和各舱室风机油泵的遥控切断。按钮设置在人手可触及部位,方便使用操作。按钮为不锈钢外壳,防水等级最高可达IP67,面板厚度最小可到 2 mm,轻薄美观。所有需要经常更换及维护的部件都留有足够的操作空间,进而保障船舶上操作人员的安全。船舶驾驶室控制台为落地式框架结构,自立式落地安装,防护等级为 IP22。材料采用冷轧钢板 Q235,2.5 mm的板厚及框架加固梁确保了台体的承重能力,利用铝合金板、实木材料、不锈钢方管以及碳纤维材料等进行装饰,铝合金安装面板选用2A12,板厚可达16 mm。控制台前、后设置稳定的绝缘扶手,材质为木制或绝缘树脂,有良好的把握手感及安全性能。控制台台体包括框架、
6、安装板、分电箱、门、封板、面板等。控制台外部电缆通过台体收稿日期:2023-01-16基金项目:国家自然科学基金资助项目(61374206)作者简介:王璐(1980-),男,本科,工程师,研究方向为航空装备及舰船配套设备。第 6 期 47 底部进入台体,进出电缆处配置电缆进线口。控制台提供 220 V 配电组件(输入电源:AC220V)、24 V 配电组件(输入电源:DC24V),具有实现主备电源转换功能。220 V 配电组件、24 V 配电组件为驾驶室控制台内相关嵌台设备、台内照明和维修电源插座及台外其他设备提供稳定可靠的电源,为方便接线和调试,AC220V 和 DC24V 工作电源分开布线
7、,实现内部强弱电分开,并有保护措施。驾驶室控制台内信号线采用屏蔽电缆或采用屏蔽措施,电源线和信号线明确区分电气接地和信号接地,外部接线统一接至台内接线端子,内部转接均有永久性编号和标志。各装台件的接口尽量采用航插接入,减少干扰,提高电磁兼容性。该设计理念全面考虑设备运行的通用化、模块化、组合化的要求。端子两侧安装走线槽,线缆接入接线排,排线工整,合理布设,相互间保持一定距离,台内连接导线两端都有字迹清晰的永久性套管标号。控制台由航保单元、推进单元、舵机单元、警铃单元和配电单元等独立的功能模块拼装而成,能够保证用户操舵、操机、通信、配电等需求,满足各系统设备用电正常及设备的正常工作。表 1 控制
8、台基本组成名称多功能工作站主推进单元舵机控制单元航保单元警铃单元主机遥控指挥终端信号灯配电单元其他单元数量5111111112驾控台壳体与底座间通过 10 mm 橡胶减震垫连接减振降噪,落地安装。台面处理方面充分考虑舱内潮湿、高温、盐雾、霉菌等恶劣环境选用可靠的元器件。同时,该框架强度、漆膜、器件选型、底座强度、加工工艺等方面进行优化,做到美观实用、操作简单、接线方便、正面操作、前后维护,适合船上油雾、盐雾、霉菌以及舰船正常航行产生的冲击和振动的特殊环境。2 电气设计船舶驾驶室控制台配电组件主回路由断路器、熔断器、接触器、汇流排组成。配电组件接受供电系统电源的供电,向负载配电,在负载支路发生短
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