舰船设计范文

舰船设计范文（精选11篇）

舰船设计 第1篇

舰船、潜艇以及其他水下航行器在运动中, 都会由于螺旋桨的旋转产生空化或者海面的波浪破碎以及从吃水线部分大量空气的卷入, 在舰船尾部的海水中形成一条含有大量气泡的气泡幕带, 即舰船尾流[1]。尾流中的气泡形成后会受到重力、浮力、粘滞阻力三部分合力的作用而经历一个溶解、上升以及气体膨胀的过程。尾流中气泡的存在使得其透射、散射等光学特性与无扰动的静水不同, 利用上述性质的尾流光探测方法应运而生[2]。对尾流的探测是间接探测舰船及水下航行器的一种新方法, 有着广阔的应用前景和重要的国防意义。本文设计实现了一种利用激光照射尾流气泡, 通过测量气泡后向散射光空间频谱分布来探测尾流气泡的舰船尾流实时探测系统。

1系统工作原理及硬件组成

1.1 系统工作原理

尾流光探测方法通常采用直接测量尾流气泡后向散射光功率强度[3]。通过分析, 这种方法容易受到背景干扰。本文采用一种新的测量方法, 给尾流气泡后向散射光接收系统前加一个傅里叶变换透镜, 可以得到散射光的空间频谱分布, 由于散射光的频谱强度服从圆对称的高斯分布, 所以只要选取通过圆心的任意一个方向散射光的角谱强度即可表征该高斯分布的所有特征[4]。实验证明, 探测气泡的散射光空间频谱分布是一种非常有效的尾流探测方法, 并且可以抑止背景干扰。

这里采用线阵CCD作为光电转换器件, 可编程控制芯片 (CPLD) 作为时序产生单元, DSP芯片作为高速数字信号处理及控制单元, AD9200作为模数转换单元, USB接口作为系统输出上传单元, 构成气泡光散射特性实时探测处理系统。系统工作原理如图1所示。整个系统按照模块化设计方法来设计, 使系统的整体结构更加完善和清晰, 系统性能得以提高, 为调试、维修带来方便。

在系统中, 为了保证时序的匹配, 各部分均运行在一个统一的基本时钟下, 由一个外接晶振40 MHz作为整个系统统一的输入时钟送人CPLD, 经CPLD产生CCD的各路驱动时钟信号、ADC驱动信号、USB和DSP的时钟信号以及CPLD和DSP通信的信号。A/D的工作频率和CCD的输出频率严格同步以确保不丢失有用的数据。CCD输出的模拟信号经过A/D转换器转换成数字信号送入系统的处理单元DSP进行处理。DSP进行信号处理后以12位的分辨率把数字形式的气泡散射空间频谱的峰值和半高宽度值送给USB 单元, 通过USB接口实时上传至电脑处理并存储。系统DSP数据处理部分的工作流程如图2所示。

1.2 硬件设计

CPLD选用可编程逻辑器件MAX7128SLC-84, DSP选用ADI公司的ADSP21062[5]。MAX7128SLC-84可以将I/O设置在3.3 V或5 V下工作[6]。因为系统中DSP, AD9200 的工作电压均为3.3 V, 故CPLD的I/O也设置为3.3 V。然而CCD工作电压为5 V, 需要的外部驱动时序脉冲也都为5 V电平模式, 而MAX7128SLC-84输出的脉冲信号都为3.3 V, 电平不匹配, 这里采用ADG3308芯片对MAX7128SLC-84输出的CCD驱动信号作电平转换, 使它们从3.3 V变为5 V。MAX7128SLC-84与系统DSP, 74AHC574, CCD之间的同步控制如图3所示。

END 信号每11 ms产生一个负脉冲作为DSP的外部中断请求信号, 低电平有效。CLR信号由DSP产生, 作为清零信号, 当CLR为低时, 则不产生CCD与AD9200的驱动时钟。PCLK是DSP的时钟, 与CPLD的输入时钟信号同频, 这里PCLK由CPLD产生而不是直接由晶振送入DSP是为了保证整个电路系统在统一的时钟下工作。ADSP21062与74AHC574之间采用DMA握手方式读取数据[7]。74AHC574的CP与OE必须严格进行设置, 否则采样数值将有时候发生紊乱。74AHC574的CP信号由CPLD产生, CP滞后DATACLK, 在数据有效期内CP上升沿将数据锁存至 74AHC574。DMAR1信号由CPLD产生, ADSP21062响应该外部中断请求DMAR1后输出DMAG1信号作为74AHC574的输出使能信号OE, 从而以握手方式将数据送到ADSP21062的外部总线上。DSP用FLAG2产生DMAREN以控制DMAR1请求, 方便ADSP2106在做数据处理时关断外部中断, 防止由其产生的更改内部 RAM数据的误操作。

1.3 软件设计

由理论研究的结论可知, 散射光空间谱强度服从圆对称的高斯分布, 因此, 为了得到气泡光散射谱强度分布的峰值和线宽参数, 必须对测量数据进行高斯拟合[8]。然而, 由于高斯拟合算法无法克服光强饱和的影响, 拟合曲线的形状跟真实的谱强度的实际分布往往误差较大, 这会影响整个系统的探测精度、作用距离。进一步分析可知, 由于信号测量数值起伏不定, 还存在一些严重偏离实际数值的杂散点, 这些是由CCD器件的噪声引起的, 它们也严重影响了高斯拟合算法的效果[9]。

小波消噪技术使得信号测量数据值起伏变小, 且消除了大部分的孤值点[10], 从而使高斯拟合算法更有效, 拟合结果也更逼近实际的谱强度分布。CCD每10.6 ms输出一帧数据, 一帧的信号输出大约10 000个, 为了提高程序执行效率和运算速度, 把经过小波消噪之后的数据再进行压缩, 抽取其中500个数据点做高斯拟合处理。通过高斯拟合算法求出散射角谱高斯拟合曲线的峰值、峰值位置以及半高宽度。最后将求得的半高宽度和峰值输出到后续 USB 接口部分。

2结语

本文设计的舰船尾流探测系统, 以尾流后向散射光空间频谱强度的半高宽度和峰值来判断水中是否存在尾流。这种测量方法能够有效抑止背景干扰, 有一定的先进性。目前水下航行器的速度为30～70 海里/h (1海里=1.852 km) , 探测系统输出的数据周期为11 ms, 假设水

下航行器的速度为70 海里/h, 那么, 探测系统每0.396 m采集一次数据, 其精度是比较高的。实验结果表明, 该探测系统体积小、稳定性好、可靠性高、处理速度快、探测结果准确。

摘要：探测舰船尾流是间接探测舰船及水下航行器的一种新方法, 有着广阔的应用前景。设计实现一种利用激光照射尾流气泡, 通过测量气泡后向散射光空间频谱强度来探测尾流气泡的舰船尾流实时探测系统。系统设计方案采用线阵CCD光信号采集, A/D模数转换, DSP数据处理, USB接口输出四级流水线方式工作。该探测系统稳定性好, 探测精度高, 结果准确, 有一定的先进性。

关键词：舰船尾流,频谱强度,光检测尾流,探测系统

参考文献

[1]王江安, 蒋兴舟, 马治国, 等.舰船尾流气泡后向光散射特性研究[J].激光技术, 2005, 29 (2) :205-206.

[2]刘继芳, 雷卫宁.光检测尾流特征中抑止背景干扰的方法[J].鱼雷技术, 2007, 15 (2) :24-27.

[3]赵卫疆, 苏丽萍, 任德明, 等.尾流气泡激光散射的测量[J].中国激光, 2008 (35) :744-747.

[4]雷卫宁, 刘继芳.光尾流自导中背景干扰的主要来源及其特征研究[A].2006年鱼雷制导技术研讨会论文集[C].西安, 2006.

[5]吴敏渊, 金伟正, 胡志雄, 等.ADSP系列数字信号处理器原理[M].北京:电子工业出版社, 2002.

[6]杨恒.FPGA/CPLD最新实用技术指南[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[7]苏涛, 吴顺君, 李真芳, 等.高性能DSP与高速实时信号处理[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2002.

[8]张建生, 林书玉, 苗润才, 等.小波分析在气泡幕散射光信号处理中的应用[J].光子学报, 2007, 36 (3) :557-564.

[9]武东生, 刘秉琦.小波变换在CCD图像边缘检测中的应用[J].应用光学, 2004, 25 (2) :48-50.

舰船设计 第2篇

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(原标题：中国舰船研究设计中心招聘简章)

中国舰船研究设计中心

2014年11月11日

舰船设计 第3篇

关键词：单片机；DTMF；MT8880；MT8980；时隙交换

随着经济全球化的深入发展，国际贸易对海运的需求不断增长，但面对层出不穷，日益猖獗的海盗行为，我们的安全防范意识也必须不断增强。因此，研究和开发面向舰艇和民用船舶、成本低、运行可靠的舰船用自动报警系统已成为当前舰船反恐、防盗报警装置的主要发展方向，这对于保障货船船员的生命财产安全，提高护航舰船的快速反应能力，有着十分重要的现实意义。本系统主要是以单片机AT89C52为控制核心，利用舰用电话交换网络作为传输介质，与舰用电话机并联，只在报警期间占用电话线路，报警结束后系统与电话线路脱离，不影响电话机的正常使用。当探测器检测到意外情况后就发出报警电平信号到主机控制部分，主机控制部分对该电平信号进行处理，然后控制拨号芯片向电话线路拨出双音多频信号，当线路接通后控制语音芯片播放出事先录制好的语音信号到电话线路，实现语音报警。

1 系统组成及工作原理

系统组成框图如图1所示。本系统通过传感器采集信号，经信号调理电路整理后，再由模数转换器将转换后的数字信号送入单片机1，单片机1输出通过由MT8880和MT8980组成的交换网络传送到单片机2，TP3057主要负责语音的编码和解码。单片机2的输出通过RS－232串行接口将所采集到的温度、压力、光电等数据送入PC机，从PC机便可以清楚看到所采集的数据，从而实现系统的报警功能。

2 系统硬件电路的设计

整个报警系统的硬件电路以单片机AT89C52为控制核心，外围电路有信号采集放大模块、A/D转换模块、DTMF模拟拨号收号模块、语音编码解码模块、时隙交换模块、串行通信模块等。

2.1 单片机控制中心

本系统单片机控制采用AT89C52，应用单片机最小系统电路。单片机1主要负责接收被放大了的传感器采集到的信号，通过固化在内部ROM中的应用软件来判断是什么地方发生了什么情况，然后转到相应的中断处理过程，并且控制拨号芯片产生正确的DTMF信号，完成对舰船安全值班室电话机的呼叫。此外，还能有效地判断当前线路的状态，如果遇到线路忙等情况时可以有相应的等待机制。在长时间不通的情况下可以更换不同的号码多次尝试，直到有人获得报警信息为止。单片机2主要是完成接收的通过电话传来的报警信号，并上传到PC机上。

2.2 DTMF发送和接收电路

DTMF收发电路是实现电话线远程通信的关键部分。它需实现自动拨号、忙音识别、铃声识别、远程按键数字信号识别等功能。本系统采用功耗低，可靠性高、集收发于一身的MT8880实现。MT8880有两种工作模式：DTMF模式和呼叫处理(CP)模式。当选择了呼叫处理模式时，MT8880就用于检测电话网上电话呼叫过程中表示不同进程的信号音(主要是拨号音，拨号音的标准频率为350 Hz或440 Hz)，可以进行拨号音识别。这是目前其他DTMF芯片所不具备的，这样便可以省去一套复杂的拨号音识别电路。

图2所示是MT8880与单片机AT89C52的电路连接图，其中8端口为DTMF输出端，2端口为DTMF输入端。

2.3 程控交换电路

此模块主要是以时间交换器MT8980为核心。MT8980与单片机的接口电路如图3所示，从图中可以看出其实接线并不复杂，但其中有两个引脚比较关键，那就是DS端和DTA端，而DS、DTA作为CPU和MT8980之间数据交换的同步信号，在DS选通信号的上升沿，如果MT8980的片选信号、数据地址线以及读写信号有效，则CPU开始对MT8980进行读写操作，当MT8980与CPU这间完成相应的数据发送或是接收之后，MT8880的数据应答信号DAT送出一个下降沿，表示这次数据交换完成，可以进行下一个操作了。对于AT89C51，我们可以用I/O口直接控制 MT8980，在读写MT8980时，需判断DTA是否为低有效。

3 系统软件设计与实现

本系统采用模块化编程方法进行所有的软件设计，主要包括主程序、A/D 转换子程序、发送和接收子程序和程控交换子程序等的设计。

3.1 主程序

程序初始化地址为0000H，因此开机后自动运行，大部分都是在中断后完成，所以主程序比较短，仅对MT8880进行初始化，同时开启中断，然后处于等待状态，直至INTO或INT1接收到信号。主程序框图如图4所示。

3.2 发送和接收子程序

本系统采用的是兼信号收、发于一体的双音多频芯片MT8880。此芯片可以通过不同的命令控制线来控制接收状态和发送状态。此芯片有三类寄存器：数据转移寄存器、收发控制寄存器和收发状态寄存器，这些寄存器分别由MT8880的三个控制脚RS0、R/W和IRQ/CP脚进行控制。收发控制由CRA和CRB两个控制寄存器共同完成。本设计在MT8880拨号的过程中采用延时法，而在MT8880收号的过程中采用查询法。子程序框图如图5所示。

3.3 程控交换子程序

MT8980D可工作于两种模式。一种为交换模式，可实现任意输入信道至任意输出信道的交换；另一种是消息模式，它允许交换机的控制系统通过MT8980D的控制接口直接读任何语音存储单元或写任何接续存储单元。这种模式对于控制系统的收、发信念十分方便。而存储单元的地址低字节部分直接来源于地址线A5-A0。

程控交换子程序框图如图6所示。本设计应用到MT8980的交换模式，所以控制寄存器的控制位C7=0，并且当A5为高电平时，处理机可根据当前写入控制寄存器CR的C0-C2来确定ST-BUSO总线号，然后根据A4-A0确定该ST-BUSO总线上的某信道号，从而根据一一对应的关系由确定的ST-BUSO总线号和信道号共同寻址到接续控制存储器的某一特定存储单元。寻址到接续控制存储器某存储单元后，要根据当前控制寄存器CR的C4-C3确定下上步操作是针对于CMH还是CML，前者用来指定MT8980具体信道的工作方式，即消息模式还是交换模式，后者用来指定具体信道时隙交换的输入来源，即输入ST-BUSI总线和信道号。设计中要求ST-BUSI0的时隙5上的信号从ST-BUSO1的时隙1输出，即C2C1C0=001、A4A3A2A1A0=00001而C4C3=11确保如下的操作是指向接续存储器高3位CMH，并且应在接续存储器的33号存储单元的低字节里写入05H。每个输出信道对应了接续存储器的一个单元，每个单元有11位，当B10=0时，该单元对应的信道工作于交换模式，此时B7-B5选择输入的ST-BUSI总线，B4-B0选择在输入的ST-BUSI总线的具体输入时隙，当B10=1时，该单元对应的信道工作于消息模式，此时B7-B0中的内容将每帧重复地输出一次。在确定完输出总线和信道号后要确定输入总线和信道号，所以根据设计的要求，C4C3=10确保如下的操作是指向接续存储器低8位CML，而B7B6B5=000、B4B3B2B1B0= 00101，这样也就确定了输入总线和信道号。从而成功的完成了两个话路的时隙交换。

4 结束语

舰船吊艇机的PLC控制设计 第4篇

可编程控制器(Programmable Logic Controller)是一种以微处理器为核心作数字控制的新型控制器。近年来,广泛应用于工业、农业、电力、交通运输、机械制造、军事等各个领域,PLC相比传统的继电-接触器控制系统更具灵活性、经济性和可靠性,而且可以大大提高工作效率,减少故障率[1]。西门子公司的S7-200系列小型PLC具有功能强、性价比高的特点,深受用户欢迎。

1控制要求

吊艇机在舰船上一般用于吊放救生小艇或舢板,不同类型的舰船安装的数量和位置也不相同。一般配有两套,甲板的左右舷各一套,以便吊放小艇。吊艇机一般由电机、减速装置、传动装置和制动装置组成,利用电动机产生收艇和放艇的动力。电动机可以三速异步防水式起重电动机,也可以采用单速的。要求电动机能实现正转与反转,即收艇和放艇。同时手动操作和电动操作之间应设有联锁保护,以防手动操作时电动机运转而对人员造成伤害。收艇和放艇操作之间也应设有联锁开关,防止误操作。收艇时还应设有限位开关,控制收艇时电动机的停转。最后,还需有各种保护的元器件和不同运行状态的指示灯。

2 I/O分配

PLC的I/O端子分配表如表1所示:

3 P LC接线图

PLC控制接线图如图1所示。小艇的收放由电动机的正转和反转实现,分别由接触器KM1、KM2控制。手动操作和电动操作之间的联锁保护由行程开关LSK1控制,收艇和放艇操作之间的联锁保护则由行程开关LSK2控制。收艇时限位开关SQ1和SQ2进行限位控制。HL1为白色的电源指示灯,HL2为绿色的收艇运行指示灯,HL3为绿色的放艇运行指示灯[2]。

4梯形图程序

舰船吊艇机PLC控制梯形图如图2所示。(上接第6页)

电操作时,输入继电器I0.4常闭触点闭合。只要系统供电输出继电器Q0.2接通,指示灯HL1亮。当收艇时,输入继电器I0.5常闭触点闭合,按下SB2,输入继电器I0.1常开触点闭合,接通输出继电器Q0.0并自锁,接触器KM1得点吸合,输出继电器Q0.3接通,指示灯HL2亮,电动机正转运行收艇。当小艇到一定位置时,碰撞SQ1或SQ2,断开Q0.0。当放艇时,输入继电器I0.5常开触点闭合,按下SB3,输入继电器I0.2常开触点闭合,接通输出继电器Q0.1并自锁,接触器KM2得点吸合,输出继电器Q0.4接通,指示灯HL3亮,电动机反转运行放艇。对应语句表如表2所示:

5总结

本设计满足舰船吊艇机的基本控制要求,以单速起重电动机为例。根据实际控制要求可以将线路进行改进,比如:采用三相交流三速起重电动机,实现高、中、低速收放小艇;加入电动机制动器,对电动机进行断电制动等等。目前,多数舰船吊艇机仍采用继电-接触器控制系统,故障率较高,采用PLC控制后可以大大减少外部接线并且更容易维修,有效提高了使用效率。

参考文献

[1]鲁远栋.PLC机电控制系统应用设计技术[M].北京:电子工业出版社,2006.4.

[2]吉顺平,等.西门子PLC与工业网络技术[M].北京:机械工业出版社,2008.2.

提高舰船管路抗冲击能力探讨 第5篇

摘 要：管系的抗冲击性能是舰艇生命力、战斗力不可或缺的组成要素。本文总结了目前舰船在设计、建造过程中管路系统在抗冲击方面的现状，并提供了相关建议。

关键词：舰船；管系；冲击

中图分类号：U664.8 文献标识码：A

Abstract： Ability of anti-shock of the pipeline system is the fundamental factor of navy ships combat capability and survivability. This paper summarizes the status of anti-shock-designing and building of the pipeline system in the navy ship， and gives some suggestions to improve the ability of anti-shock of the pipeline system.

Key words： navy ship； pipeline system； shock

1 引言

舰船是担负国家特殊使命的一类船舶，要求能够经受起战场严酷环境的考验，如水下接触或非接触爆炸冲击、自身武器发射所带来的反座力冲击等。我国军标基于设备对舰船航行安全和连续作战能力的重要性，将设备抗冲击等级分为A级、B级、C级。诸如主机、齿轮箱、轴系、通信、导航、火控、电子对抗等设备是对舰艇安全和战斗力起决定性作用的重要设备，军标都将其列为A类抗冲击设备[1]。在工程实际中，A类抗冲击设备从论证、方案、工程设计、制造到总装，每个环节都力求抗冲击能力能达到实战要求。显然，这些重要设备、系统要发挥其战斗效能，离不开保障系统的支持，如果动力设备无油水供给保障、武备系统无冷却通风保障，则系统将很快陷于瘫痪状态，且系统的某个部分因受冲击而损坏，若无冗余设计则不太可能自动恢复，也很难人为迅速排除故障，有可能导致延误战机，甚至影响整个战局，因此这类保障系统对舰艇安全和战斗力也起着不可忽视的作用。

2 A类抗冲击管路及附件

军标规定，所有包含A类抗冲击系统或子系统的物件均应定为A类抗冲击物件，如果辅助系统对A类抗冲击系统或子系统为必不可少的重要保障，则此类辅助系统也定位为A类抗冲击系统[2]。根据这一原则，大多数A类抗冲击设备的支持保障系统都应列为A类抗冲击系统，主要包括泵、风机及相应的管路和附件。

应满足A级抗冲击能力要求的管路及附件有：

燃油或滑油加热蒸汽管系、舰船消防系统、主动力淡水冷却系统、舱底水系统、压载水系统、疏水系统、燃油注人管与转运管系、喷气燃料注人与转运系统、压缩空气系统、气幕降噪系统、液压系统、补给和接收系统、日用燃油系统、滑油系统、汽轮机蒸汽系统、主锅炉凝水和给水系统、主锅炉鼓风系统、主机空气起动系统、主机进排气系统、重要机械处所通风系统、穿水密舱壁的风管及风阀；重要舱室的通风系统；需在三防状态下关闭的通风系统及其部件[2]，如集体防护区滤毒通风装置前后的风管及附件等。

由此可以看出，舰船内遍布了大量需满足A类抗冲击要求的管路，不同舰型会有不同的A类抗冲击管路，相同舰型也会有不尽相同的A类抗冲击管路分布。但无论什么舰型，机舱区A类抗冲击要求的管路的分布是最密集的。

3 存在问题及建议

虽然标准规范中明确了这类保障系统的抗冲击要求，但在工程实际中，抗冲击要求往往只关注了泵、风机等单体设备，对整个支持保障系统的抗冲击能力，在设计和建造过程中都容易被忽略，有待改进或加强。

以上海电器科学研究所为例，该所拥有一台满足美国MIL.S.901C标准的2.7 t的中型冲击机和一台轻型冲击机，承担了我海军许多上舰设备（主要是电子设备）的冲击测试和考核工作。但据统计，在近几年的冲击试验中，没有一项与管路系统有关[3]。由此可见在提高这类管系和附件的抗冲击性能上，从舰船的设计到建造，存在以下四个方面的不足：

（1）根据GJB4000-2000的要求，列为A级或B级的设备、系统，应按GJB150.18的相关规定进行抗冲击考核鉴定或冲击动力学分析计算，以确保设备、系统满足相应的抗冲击要求。由于舰船管路繁多，其布置、走向随意性相对较大，即使是同型号舰船，不同船厂建造的舰船的管路布置也不尽相同。鉴于管系分散、走向各异的特点，其抗冲击能力不能像某些机电设备那样进行抗冲击考核鉴定，而应该是在完成管路三维放样、明确了系统的边界条件后，采用冲击动力学分析计算或选用典型的局部管路做冲击试验考核，以此来验证管系的抗冲击能力。冲击动力学分析计算是管系吊架的选型、选材及安装工艺的基础，但目前这部分工作做得还很不充分。

（2）吊架的选择普遍要求按船舶行业标准的CB/T210《风管吊架》或CB/T3780《管子吊架》配置。这两份标准规范是民用船舶管路吊架结构形式，而民用船舶与军用舰船所面临的环境大不相同，两者的应急处置能力也相距甚远，民用船舶奉行的是经济适用的原则，因此选用的吊架结构形式及材料均未考虑抗冲击要求，吊架材料均为普通碳素结构钢Q235-A，其材质较脆，在冲击环境下对材料的缺口比较敏感，交货时只考核抗拉强度、屈服点、延伸率，必要时附加冷弯试验的要求，而对舰艇很重要的抗冲击性能则不作考核[4]。该材料的优点是价格较便宜，焊接工艺性较好，很适合应用于民船，因为民船对强度要求不高，也不用考虑抗冲击要求，但对于作战舰艇则值得商榷。

（3）管系的联接形式缺乏抗冲击考量，在总体设计时一般只明确管径、材质及壁厚，对连接方式基本不作要求。船厂在做生产设计时，一般都是根据介质性质、工作压力及安装的工艺性来确定接头形式。不同的联接形式，抗冲击的能力是有明显差别的，如螺纹接头，具有连接方便、节省安装空间的优点，但缺点是抗冲击能力不足，对交变的轴向负荷也比较敏感，容易导致螺牙磨损而无法咬合，因此在A类抗冲击管路系统中，应尽量避免使用，但现实情况却不尽其然。类似情况还有风管中常采用“插柳”形式连接，这种连接形式强度低，在A类抗冲击管路系统中应绝对禁止使用。

（4）管系在确定了吊架、管径、材料后，吊架的安装布置形式就对管系的抗冲击性能起决定性作用。但总体设计时对吊架的安装形式、间隔一般都不作明确要求，多数船厂的生产设计（三维放样）深度不够，在管路放样时不考虑吊架的安装布置，出图时仅要求参照船舶行业标准CB/Z345《船舶管系布置和安装工艺要求》进行安装。将此标准应用于军用舰船，缺陷显而易见，它与CB/T210《风管吊架》及CB/T3780《管子吊架》一样，是不考虑抗冲击要求的。船厂编制的管路安装工艺，关注较多的是系统的清洁防护、防腐及附件的操纵性、可维性等问题，几乎不涉及抗冲击要求。因为图纸、工艺均无抗冲击工艺要求，导致吊架的安装布置随意性大，往往出现以下不合理的布置问题：

①吊架间距长短不一，经常出现大间距吊架布置；

②出现较长的悬臂式吊架；

③吊架远离质量集中点（如大的阀件、流量计）；

④吊架远离强度薄弱点（如接头）。

长间距布置吊架及长悬臂式吊架对于大通径管路的抗冲击性能的危害特大，因为通径大，吊架负载大，长间距布置吊架加重了吊架的受力；悬臂梁结构恶化了构件的应力分布，且悬臂梁越长，力矩越大，负载亦大，故当大通径管路不可避免地需要使用长悬臂式吊架时，应尽量采用三角架支撑；系统存在质量集中点时，在质量集中点附近应适当加强，这点对于小通径管路特别重要，因为通径小，本身的支撑作用有限，在受冲击时集中质量点的连接部位会成为一个薄弱环节，管路自身容易受到损伤，也容易碰撞相邻的设备或构件，威胁其他设备安全，因此特别需要对吊架予以加强；吊架应靠近管路强度的薄弱点，如管路接头、管路分支部位等。总之，应避免大间距吊架及长悬臂式吊架，吊架应靠近质量集中点及强度薄弱点布置，这是管路抗冲击设计、安装的重要原则。

四个方面的不足，究其原因是因为抗冲击理论专业性很强，未接受专业培训的人员很难正确把握其要求，而目前在参与设计、建造、检验等重要环节的人员当中具有相应专业背景的不多，加上相应标准规范或技术文件比较欠缺，一般只要求静态牢靠、航行时无异常振动即可。因此，应尽早开发专业高效的管路系统动态特性分析专用软件，这是对舰艇管路系统冲击进行模拟计算的最有效也易推广的方法，以弥补设计、建造人员在抗冲击理论上的不足。同时，也应加快国内相应技术标准的建立，加强设计、建造、验收方面人员的培训工作，这是提高舰船管路抗冲击能力的一项基础性工作。

4 结论

综上所述，管系的抗冲击性能是舰艇生命力、战斗力不可或缺的组成要素，但在舰船设计、建造过程中，提高管路的抗冲击能力受到诸多环节的制约，要提高舰艇管路的抗冲击能力，首先应加强对管路抗冲击能力重要性的认识，系统的抗冲击能力，是由相应的设备及其支持保障系统共同决定的，只有全面考虑才能让系统的抗冲击能力不留短板；其次，应加强基础研究，强化管路的抗冲击动力学分析计算，为管路的抗冲击设计、建造提供基础支撑，开发推广专用计算软件，从系统的角度出发，优化管材、吊架的选型，规范安装、布置及连接要求；第三，应强化军用舰船抗冲击标准体系的建设，从宏观角度规范抗冲击设计、建造工作，区别对待民用商船与军用舰船的抗冲击要求。要做到以上几点，应加大投入，从各方面保证资源需求，只有这样才可能切实落实抗冲击建造要求，提高舰艇的生命力和战斗力。

参考文献

[1] GJB4000-2000 舰船通用规范[S].

[2] GJB1060[1].1-1991舰船环境条件要求_机械环境.

[3] 上海电器科学研究所.2005年至2010年舰船设备中型冲击机冲击试验

统计资料.

舰船设计 第6篇

关键词：舰船目标,一维距离像识别,数据库

引言

高分辨雷达一维距离像能够提供目标的纵向结构信息, 包含了目标沿距离向强散射点的位置分布、幅度、类型等重要信息, 无论是在存储量还是计算量上对目标识别系统的要求均比较低, 具有易于获取和处理等优点[1,2], 可以作为目标识别的判定依据。目前在国外已装备有可用于目标识别的雷达, 即可在窄带搜索目标, 又可用宽带信号进行目标识别。在国内虽然已经有许多学者对一维距离像目标识别技术进行了深入的研究, 并取得了丰硕的成果, 但大部分研究仍停留在理论探索和实验阶段。为方便总结海上目标一维距离像特点, 提高查询判别准确率, 初步对舰船目标一维距离像查询识别数据库进行了探索。文章首先介绍数据库设计中距离像长度和中心矩特征计算方法, 随后说明数据库结构, 最后对数据库性能进行检验。

1 距离像长度和中心矩特征模型

1.1 目标散射中心

电磁散射理论指出[3], 雷达目标的电磁散射特性在频域内可按照目标尺寸粗略分为三个区域:瑞利区 (目标尺寸远小于雷达工作波长) 、谐振区 (目标尺寸与雷达工作波长在同一数量级) 和光学区 (目标尺寸远大于雷达工作波长) , 高分辨雷达工作频率位于高频区 (光学区) , 一般工作波长远小于目标尺寸, 这时目标可近似为一组离散的散射点, 相应的, 雷达发射信号被目标散射点延时和幅度调制后形成散射点子回波, 目标回波为各散射点子回波的向量和。而在高频区 (光学区) , 目标总的电磁散射特性可以认为是由某些局部位置上的电磁散射所合成的, 这些局部性的散射源通常被称为等效多散射中心, 或简称多散射中心[4]。这样, 雷达目标可以模型化为各自独立的散射中心的集合, 成为目标散射中心模型。散射中心反映了目标的大小、结构、几何形状、材料等, 因此可以通过提取高频区的散射中心模型来获取目标结构的精细描述。在高频区, 散射中心通常可以分为如下几类[5]:镜面散射中心、边缘散射中心、尖顶散射中心、凹腔体、行波与蠕动波、天线型散射等。

1.2 距离像长度特征提取

舰船目标通常为长条形, 当舰船与雷达径向角度为0度时, 舰船目标在雷达径向上的投影长度主要是舰船长度的投影。这里采用门限检波法得到的距离像长度特征。

假设目标的一维距离像为x (n) , 距离像检测门限为T, 噪声功率为β2则可令:

其中α为比例系数, 可以是虚警率期望值的函数。

若令U (x) 为单位阶跃函数, 则可以得到距离像中包含目标回波的距离单元为:

令目标单元起始位置Ns=min (n) |y (n) =1, 结束单元位置Ne=max (n) |y (n) =1, 若雷达带宽为B, 则其距离分辨率为△R=c/2B, 若回波中包含目标的一维距离像距离单元数为NH, 目标在雷达径向上投影长度为Lp, 则可以得到:

若已知目标朝向与雷达径向之间的夹角为θ, 则可以估计出目标的实际长度:

在此以渔政船为例, 给出目标在各个角度上, 雷达径向投影长度, 以及估计出的实际长度, 如图1所示。

图1表明, 目标在雷达径向上的投影接近余弦函数图像, 但也存在一定的误差。舰船距离像本身对方位具有敏感特性, 散射点在不同的方位上幅度不一样, 尤其是在0°附近时舰尾部分存在遮挡的现象, 同时门限的设置也会对长度特征提取的结果造成影响。

某些情况下, 距离像长度特征计算的船长一般略小于目标真实长度, 原因是该船的船首和船尾部分在该姿态角下回波较弱, 使得距离像长度估计小于目标在该姿态角下的投影距离。

1.3 距离像中心矩特征提取

中心矩特征是散射点位置和幅度分布特征的一种体现, 表现了舰船上层建筑物的离散特性, 是一种平移不变特征。对于舰船目标一维距离像, 在一个较小的姿态角范围内目标距离像峰值的变化是一个缓变的过程, 距离像姿态敏感性主要表现为峰值幅度的变化。对距离像的幅度归一化后, 则峰值的位置相近的距离像具有相近的形状信息, 因而可以把中心矩作为距离像识别的特征[6,7,8]。计算距离像中心矩特征的方法介绍如下。

去除掉距离像中噪声部分, 令

则可以得到只包含目标回波距离像的数据, 并对z (n) 作如下归一化处理:

要注意中心矩的阶数选取对识别精度的影响, 中心矩阶数越大则计算量越大, 在文献[9]中提出最高阶数应小于5阶, 在文献[10]中提出采用偶数阶中心矩识别效果比基数阶的效果更好。

从图2中可以看出距离像的中心矩随着角度的变化接近余弦分布, 由于散射点幅度特征在不同角度上发生着变化, 因而中心矩特征将发生波动。

2 系统设计

舰船目标一维距离像查询识别数据库由系统数据库各表、目标数据管理、目标数据查询、水声模拟测量一维像数据库四大模块构成, 结构如图3所示。

目标数据管理模块由模板一维距离像数据入库、距离像长度计算和距离像中心矩特征计算三个子模块组成。其中模板一维距离像数据入库将各探测装备采集的原始一维距离像模板导入数据库, 距离像长度计算子模块是对舰船目标一维距离像长度特征进行预处理计算;距离像中心矩特征计算是对舰船目标一维距离像中心矩特征进行提取, 依据距离像典型特征比对, 实现对目标的查询识别。

目标数据查询模块由目标大中小型查询和目标类型查询两个子模块组成。其中目标大中小型查询子模块是利用距离像目标长度与实际舰船目标船长对应的目标的大、中、小型分类来进行判别。而目标类型判别是在目标大中小型判别基础上, 利用提取的目标中心矩特征来查询识别目标类型, 得出对目标的识别概率。

水声模拟测量一维像数据库是根据声波和电磁波相似性的理论基础, 在实验室状态下利用舰船缩比模型测得得一维距离像数据, 目的是对实际测量得到的舰船一维像数据进行对比辅助查询。

3 数据库系统检验

下面对设计数据库的性能进行验证和检验。

通过某港口装备, 对某商船 (命名为“祥龙号”) 进行数据采集, 共采集4种姿态角0.5度、30度、45度、60度, 每组姿态角采集20个数据, 利用长度及中心矩特征等进行数据采集成像, 取平均距离像入库, 即录入模板一维距离像数据库, 作为查询识别的依据。如图4所示。

现判断港口附近航行的的一艘舰船目标类型。通过实时数据采集成像, 得到该目标姿态角为59.5度的一维距离像, 如图5所示。

使用查询识别数据库的目标数据查询功能, 对目标距离像数据和模板距离像数据进行比对识别, 查询结果如下:为“祥龙“号商船的概率为92%, 为渔政船的概率为55%, 为渔船的概率为30% (如表1所示) 。

后经多源情报查证, 该目标确为“祥龙号”商船。由此验证了本查询识别数据库具有较高的识别准确性, 查询方法是可行的。

4 结束语

舰船目标一维距离像查询识别数据库搜集了我国大量海上目标一维距离像数据, 提供的规律可以为海上目标的识别提供基本依据, 经过扩展, 该数据库也可以搜集其他外国军民用船只的一维距离像数据并提供查询结论, 有着十分广泛的应用前景。

参考文献

[1]黄培康, 殷红成, 许小剑.雷达目标特性[M].北京:电子工业出版社, 2005:1-7.

[2]廖学军.基于高分辨距离像的雷达目标识别[D].西安:西安电子科技大学, 1998, 8:1-3.

[3]姜卫东.光学区雷达目标结构成像的理论及其在雷达目标识别中的应用[D].长沙:国防科技大学, 2000:25-27.

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[5]黄培康, 殷红成, 许小剑.雷达目标特性[M].北京:电子工业出版社, 2005:1-7.

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[8]Zhang X, Shi Y, Bao Z.A new feature ferture vecture using selected bispectra for signsl classification with application in radar target recognition[J].IEEE Trans.SP, 2001, 49:1875-1885.

[9]刘先康, 梁菁, 任杰等.基于HRRP中心矩特征的舰船目标识别[J].计算机工程与应用, 2009 (专刊) :195-198.

舰船设计 第7篇

1 动态交互和演示技术

航路设计软件开发采用美国Macromedia公司著名的交互式动画程序设计软件Flash,其主要技术特点为:使用矢量图形和流式播放技术提高流畅性;采用关键帧和图符技术缩小文件大小,从而使动画在很短时间里就得以播放;通过Action Script脚本编程语言和内置组件实现用户与动画的交互性。对动态数据读取和写入方面采用MDM公司的MDM Zinc,采用封装形式实Flash实现读写文件,浏览页面,读写数据库等等操作。

2 功能设计与开发

2.1 软件功能和流程设计

功能设计方面,根据用户的需求,软件需要实现航路航线设计,对方案进行新建、修改、保存、打印、讲解、动态演示等操作,利用动画功能实现航路设计的交互性、参与性与重复性,软件界面如图1所示。

结构设计方面,通过对图标符号及其路标点参数的设置,并将所有信息存储于数组中。在演示界面,将数组中的数据进行解析,通过动画进行演示。数组中的信息可以保存起来,以便下次直接使用。

2.2 动态设计的功能实现

设计中,采用将图标对象所有的属性信息、运动信息都存放的相应的数组中保存和方便调用。然后利用帧循环实现每次对数组进行扫描,扫描的循环控制变量的变化。每次帧循环对数组进行扫描,扫描的循环控制变量的增量,使其每次都从每个标号的0号路标开始。在扫描过程中,碰到数组中标志项(tag)为1的表示此路标已经绘制完毕,直接跳过,碰到标志项为0的,则对相应的标号进行绘制。根据状态项move styler的值,利用switch语句进入相应的路径绘制。0表示直线,1表示逆时针半圆,2表示顺时针半圆,3表示蛇形机动,4表示手绘航线。

在扫描过程中:遇到开始、结束等标志位表示开始绘制或者跳过;利用switch语句选择进入相应的路径绘制,每个运动状态的绘制分为三部分:运动参数的初始化(每个路标点的第一次绘制时进行);运动的结束(到达下一路标点时);中间运动状态的绘制(每次的前进步长由计算和初始化时的参数得出)。

2.3 数据库存储与更新

为了能将用户设计的当前态势文件和当前画面的海图有关信息保存在编辑方案中供以后重显和集中统一管理,就必须实现F l as h对文件读写的功能,第一种方法是用F l as h自身的函数Shared Object存储数据可以实现,但是存储数据有限,而且操作上比较复杂;第二种方法是用VB构造一个界面,把Flash嵌在里面,用FSCommand把所有数据以字符形式发给VB界面,由VB来实现数据写入文本,但在程序的实际编写工作中发现VB与Flash之间实现通讯并不容易;第三种是借助支持Flash的第三方软件,Zinc是MDM推出的一款能将Flash做成exe的一个工具,可以让Flash的exe完成读写文件,读写数据库等等操作,本软件选择了第三种实现方式。

3 软件的操作与应用

3.1 设计界面的操作与应用

3.1.1 要素选取与布局

标图作业的实质是在海图背景上标绘图标标号等标图内容,存储在态势文件中,与海图一起显示或打印,为设计演示服务。图标标号主要在软件源程序中按照需求生成和管理。

在海图背景上标绘图标标号的过程:首先选取待标图标,在标号面板上点按标号后拖动到海图相应位置即可,在参数面板中会自动为标号按照标号性质用数字序列命名,在标号属性单选框中可以选择标号的属性即为标号为“威胁方”(蓝色)或者“友好方”(红色)图标。

3.1.2 参数设置与动作

参数面板是用户主要进行设计动作的地方,也是设计软件的核心。主要包括速度设置、运动方式设置、距离选择、设置路标和绘制航线。

(1)速度设置:为用户已经选择完成的不同标号设置速度,或者为用户已经选择完成的同一标号的路标点设置速度,单位为Km/h。

(2)运动方式:共有5种运动方式可以选择,分别为直线运动、逆时针半圆形运动、顺时针半圆形运动、蛇行机动、手绘航线。

(3)距离选择:为用户已经选择完成的标号与最近的路标点设置距离,单位为Km。

(4)设置路标:为用户已经选择完成的标号设置路标点,就是在选择完成运动方式的基础上增加多个路径点,意味着标将按照用户设计的方案用第一个路标点运动到下一个路标点、第三个路标点等等。

(5)绘制航线:为用户显示或者隐藏已经绘制好的航线线条。

(6)开始演示:为用户对已完成的航路设计进行动态模拟过程。

3.2 演示界面应用

演示界面的效果如图1所示。主要包括播放控制面板和动画播放显示区。播放控制面板用来设计航路的播放控制,包括加速播放(可选加速系数)、播放、重播、暂停、返回等控制;包括航线、路标、画笔显隐、截屏等控制。动画播放显示区将按照用户设计的方案将标号的运动按照时间排序顺序显示,为最终设计显示效果。通过播放控制面板可以对动画播放进行控制[2]。

4 结语

本文对Flash和MDM技术联合实现航路动态交互的方法做了简要分析,与纸面标绘和软件绘图相比,这种实现方式具有良好的可扩展性、动态性和可重复性,程序文件体积小,方便使用和携带演示;画面直观清晰,容易达到教学效果等。

参考文献

[1]钟月云.Flash的儿童教育游戏研究与设计[D].湖南大学硕士论文,2011.

浅谈舰船消防预案制定 第8篇

1 舰船火灾的特点

舰船火灾具有一般建筑火灾的共有特征, 而且作为水上平台, 受其特殊的功能和结构特征制约, 舰船火灾还具有以下特殊性:

(1) 舰船是一个相对独立的流动场所, 发生火灾后获得外界救援的难度较大;

(2) 舰船的水密性特点导致火灾产生的热烟气在船舱中蔓延很快, 在加速火灾发展的同时还对人员安全造成很大威胁;

(3) 由于自身功能的限制, 舰船内部空间狭小, 设备集中, 环境复杂, 发生火灾后人员疏散和火灾扑救困难;

(4) 船舱中电器设备多, 还有大量的燃油、润滑油等易燃易爆物品, 导致船舶的火灾荷载大, 火灾隐患多;

(5) 特殊性质舰船担负特殊使命 (如作战舰艇携带有大量弹药, 油船携带有大量原油, 远洋货船货物复杂等) , 火灾危险性高。

2 舰船消防预案制定流程

人们制定任何预案都必须遵守一个基本流程。笔者采用逆向思维的顺序:首先确定明确的训练目标;然后从该目标出发对涉及要素进行分析;根据要素的分析结果制定相关的预案措施;最后对该预案的合理性进行分析验证;如合理, 再进一步研究该预案能够达到灭火的预期目标, 否则进行预案的修改, 再进行验证。预案制定流程如图1所示。

任何一场训练或者演练都要有明确的目标或者希望达到的目标, 舰船上的消防训练也不例外。舰船上消防预案的目标可以分为两个方面:一是从船员角度出发, 通过训练, 提高船员协同灭火的能力;二是从特定的火灾出发, 制定对船员专项训练计划, 提高其应对该种特殊火灾的能力 (如扑灭机舱油火、封舱灭火等) 。

舰船上消防预案总的目的是:当舰船上发生火灾后, 船员能够快速扑灭火灾或者限制火灾的蔓延, 尽可能地将火灾的危害降到最低, 即在火灾中最大限度地保证人员的生命安全、财产安全、舰船的正常航行和操作以及环境保护4个主要方面。

3 预案涉及的因素

目标的实现均取决于其影响因素, 舰船消防预案的主要内容包括:船舱可能发生火灾的危险等级、船舱内的灭火资源、多处火灾同时发生优先级和侧重点、火场中人员活动、封舱灭火等。

3.1 火灾危险等级的确定

由火灾形成和蔓延的机制可知, 舰船火灾与舰船舱室内可燃物的数量、可燃物的特性 (燃点、闪点、燃烧速度) 、舱室通风状态、消防系统的配置与效率、船员的消防训练的熟练程度、火灾现场指挥是否得当以及火源等因素有关。将这些因素进行指标的归纳与量化, 并根据广义指标体系非线性合成方法, 形成一个新的指标, 即舰艇舱室火灾危险度P。该指标用来衡量舰艇舱室火灾危险性的大小, 指标值越大则舱室的火灾危险性也越大, 指标的取值范围为[0, 1]。火灾危险度的具体计算模型为:

式中:P为舱室内火灾危险度;k1为可燃物着火因子;k2为可燃物负荷密度因子;k3为可燃物燃烧速度因子;k4为舱室通风状态因子;k5为消防因子。

通过式 (1) 即可得出该舱室内可能发生火灾的危险程度。制作消防预案时, 要侧重处理火灾危险等级高的危害, 尤其当多个舱室同时发生火灾时, 在消防设施有限的情况下, 预案要体现侧重点。

3.2 舱内灭火系统

舰船上配备了成套的灭火系统和大量消防器材, 制作消防预案时, 要充分利用这些设备, 发挥其最大的功效, 这就需要预案制作者进行大量的评估和计算。

首先要计算可能发生的火灾的热释放速率, 笔者采用t2火灾模型, 见式 (2) 所示。

式中:q为t时刻火灾的热释放速率, kW;α为火灾的成长系数, kJ/S3, 详见表1。

在已知火灾热释放速率的情况下, 制作损管预案时, 要有针对性地采用相应的灭火措施, 根据热释放速率的大小确定灭火系统和器材。笔者以消防水为例加以说明, 由于水的比热容为4.18 kJ/ (kg·K) , 即每千克水温度升高1 K, 就会吸收4.18 kJ的热量, 而水的蒸发潜热为2.259×103 kJ/kg, 即每千克的水蒸发汽化时, 要吸收2.259×103 kJ的热量, 则消防水的灭火功率为:

式中:Qxishou为t时刻喷淋系统喷出的水所吸收的总热量, kJ;m1为t时刻舱室内水的质量, kg;m2为t时刻舱室内水蒸汽的质量, kg;T为t时刻舱室内水的温度, K。

因而制定消防预案时必须把q对时间的积分结果与Qxishou进行对比, 初步确认采用消防水这种灭火剂是否可行, 如果不行, 即改用灭火功率更大一些的灭火器材, 再进行验证。

3.3 侧重频率较高、危险性较大的火灾

舰船上一些特殊舱室装载了大量可燃物, 舱内环境温度也比较高, 这就造成了该类舱室发生火灾的可能性要远远大于其他舱室。大量的火灾事故表明, 舰船上火灾主要频发在机舱、集控室、电机舱等舱室, 而尽管油舱、弹药舱可燃物载荷密度大, 但由于其一般不具备燃烧的条件, 因而火灾发生的可能性要远远低于前者。不过, 油舱、弹药舱一旦发生火灾, 后果更是不堪设想。因此, 在制作消防预案时, 要充分考虑这些频发火灾的部位以及火灾的危害程度, 尽可能把火灾考虑复杂化。例如, 某个舱室同时发生两处或者更多处的火灾, 甚至两个距离较远的舱室同时发生火灾, 此情况下的预案必须把灭火资源的分配、人员行动路线等问题考虑清楚。

3.4 结构防火的设计

舰船结构防火就是从舰船的构造上保证船舶的舱室处于与其失火危险性相适应的保护之中, 在设置各种开口和贯穿件的情况下, 应有效地维护船舶结构的耐火完整性。现代舰船均采用结构防火技术, 把舰船划分为若干个防火分区。因此, 在制定预案时, 必须充分考虑结构防火技术, 采用一切措施将火势控制在防火分区内。

结构防火为“封舱灭火”的实施提供了可能。“封舱灭火”是指停止一切非关键设备或者系统, 并利用船舶密闭性的特点, 关闭全部通风口并释放灭火剂, 抑制和扑灭火灾。不过, 封舱灭火要慎用, 原因是封舱灭火后, 舱室内的设备或者系统极有可能遭到严重破坏, 不能再次投入使用。需要着重指出的是, “封舱灭火”命令的下达权限在舰船的最高领导。

3.5 船舱用途

大型舰船的舱室多, 用途差异大。如动力舱室、燃料舱室 (如柴油舱) 、弹药舱等, 这些舱室从命名上就可以看出其用途的重要性和危险性。在处理舰船火灾时, 要优先保证这些舱室的安全, 同时兼顾不同舱室的灭火优先级。笔者以战斗中的军舰主机舱和住舱同时起火为例说明。由于此时军舰处于战斗状态, 机动性、武器系统等都离不开动力系统, 如果动力系统不能工作, 舰艇难逃沉没的命运。所以主机内的火灾必须要尽快解决, 它的重要性要远远高于住舱, 此时消防预案必须以主机舱为重中之重, 把非关键部位的兵力和灭火资源投入到主机舱灭火中。在制作预案时, 可以参照以下顺序:首先考虑决定舰船沉没的严重火灾;其次考虑影响舰船当前主要任务进行的重大火灾;再次考虑可能蔓延扩大的火灾;最后考虑一般性火灾。当然, 这主要是指侧重点的问题。假若主机舱起火, 在船员抢救主机舱时, 也不能放任住舱内的火势任意发展, 否则, 住舱内的火灾将极有可能演变成无法控制的大火。

3.6 人员因素

制作消防预案时, 还要考虑人员因素。船员不同于普通人员, 都经过一定的损管培训。因此, 在消防预案制定过程中, 在充分发挥专职损管队作用的同时, 还应充分调动每一名船员的积极性。

火灾时刻威胁着船员的生命, 尤其是火灾过程中产生的烟气会对人体的神经系统和呼吸系统产生重大影响;火灾过程中常伴有浓烟和烈火, 这会使人产生恐怖感, 失去行为能力;浓烟会阻挡住人们的视线, 使其不能了解火场的实际情况, 进一步加重人员的心理负担, 直接影响人的判断能力和灭火行动的开展。因此, 制作消防预案时, 应充分考虑火灾中人员的这些因素。

此外, 在制定消防预案时, 还须考虑到火势一旦控制不住时的人员疏散问题。如若不事先制定明确的疏散计划, 舰艇上狭窄的通道则势必会延长疏散时间, 造成不必要的损失。

4 火灾预案制定及其可行性分析

制定火灾预案是一项复杂的工作, 内容一般包括:消防人员组成、人员分工、人员行进路线、采用的灭火器材和系统、是否需要专职损管队进行支援、灭火失败后采取的措施、人员疏散计划、火灾邻近舱室内人员的活动、设备状态转换及其他与火灾密切相关的内容, 如图2所示。

笔者以某舰船主机舱火灾的消防预案为例, 对其预案的可行性进行分析。

该船的主机舱存在着两个通道 (危急时刻可作逃生通道) , 一条通道经主机监控室到达船的主走廊, 一条通道为直通上甲板的梯子。舱内设有1301灭火系统, 配备了1个消火栓、2个泡沫灭火器和2个干粉灭火器。两台柴油机在全速运转时 (燃油、滑油系统处于开启状态) , 机舱底部油底壳突然出现火焰, 且火势迅速扩大, 舱内共计有5名工作人员。针对此船主机舱火灾所制定的灭火预案如表2所示。

判断所制定消防预案的可行性, 主要需检验预案中的每一步骤是否可以实施或者实现。例如, 在表2的预案中, 机舱内油底壳出现的火灾肯定是油火, 预案中却要求船员用消防水灭火, 这显然不对, 而且十分危险;此外, 主机舱内第一名在0000～0060时间内的任务未予明确, 且未对人员疏散做出明确规定, 因而此预案尚需进一步的完善。

需要指出的是, 预案只是方案, 不是绝对的, 船员在执行消防训练时, 要充分发挥主观能动性, 不能被预案所局限。

5 预案效果判断依据

预案效果主要是指依照预案实施的训练是否提高了船员的协同配合灭火能力, 以及该消防预案能否处置突发的火灾等。

判断船员的灭火能力提高与否主要从完成预案中规定行为的时间、船员的熟练程度等方面进行, 这些都是在平时的训练总结中可以完成的。

目前, 判断预案的效果主要考虑两个方面:一是在预案实施中火灾是否处于衰减的过程;二是舰船和人员的重要行为是否仍受到破坏或者威胁 (如航行性、作战性、人员安全) 。

5.1 火灾衰减判断依据

(1) 船舱内明火消失;

(2) 船舱内的热辐射量降低;

(3) 船舱内的温度正在降低或者保持不变;

(4) 舱壁的温度降低;

(5) 船舱内烟气浓度在降低。

5.2 舰船和人员的重要行为得到保证的判断依据

(1) 起火舱室内工作设备或者系统的状态停止恶化;

(2) 原来不适合人员活动的环境消失。

参考文献

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舰船超短波通信系统初探 第9篇

军事领域一直是超短波通信最重要的应用范围。在复杂的海上环境中,超短波通信是舰船之间、舰船与飞机、舰船近岸通信的一种主要手段,为协调舰船行动提供信息交换,是舰船通信系统重要的组成部分。

1 舰船超短波通信系统介绍

舰船通信与海上舰船作战活动相伴而生,19世纪末至今,随着海上兵力组成以及海上作战环境的日益复杂多变,舰船通信更显示了作为舰船神经耳目的重要作用。舰船通信的主要任务包括保障岸上指挥部门对舰船、舰艇编队的指挥、组织编队内各兵力之间的协同,以及为保障对各种武器系统的指挥控制而在各兵力之间交换实时战术数据等。海上作战的经验证明,舰船通信是舰船生命力和实现作战效能的重要保证。

超短波通信系统是舰船通信系统的重要组成部分,自1930年发现超短波,超短波通信的发展就与舰船通信的发展紧密相连,从模拟体制电台到数字化电台、从定频电台到跳频电台再到扩频电台等都有舰船超短波通信的身影。舰船超短波通信系统是指在舰船平台上利用频率为30MHz~88MHz的甚高频(VHF)和频率为100MHz~400MHz的甚特高频(V UHF)频段的无线电波,为实现无线电通信所需的信道、电路、终端和交换设备以及所有辅助设备组成的系统。一般分为对海超短波通信系统和对空超短波通信系统。对海超短波通信系统由对海超短波电台(频率为30MHz~88MHz)及其保密机、天线与进出港无线电话(频率为156MHz~162MHz)及保密机、天线和多路耦合器等设备组成,主要完成编队内舰艇作战指挥系统战术组网通信、舰艇近岸通信。双频段V UHF(频率为100MHz~174MHz和225MHz~400MHz)超短波电台可用于对空、对海通信,其通信系统由超短波电台及保密机和天线、多路耦合器等设备组成,主要完成舰与舰及舰与飞机之间的视距战术组网通信。舰船超短波主要通信业务有明密话、报文、数据传输等,主要工作方式为半双工。对海超短波电台和进出港无线电话一般采用的调制方式为调频,对空超短波电台采用调频、调幅等调制方式。工作体制主要有定频通信、跳频通信、扩频通信、猝发通信等。

超短波通信在舰船上得到广泛应用主要是因为可以使用比较小的天线,主要包括盘锥形天线、鞭状天线、笼型天线、偶极子天线等,这些天线体积小,适合空间有限的舰船上安装;舰船超短波通信主要在视距范围内进行通信,通信发射机可采用较小的发射功率,使在视距范围外的敌方不易侦测到信号;可利用的带宽较宽,适合采用扩频技术,能够增强舰船超短波通信的反侦察和抗干扰能力。

海上超短波视距传播同陆地上通信相比,有自己独特的环境特点。首先,在地形上,海上障碍物比较少,这样使得电波传播余隙大,所以在海上传播时,绕射损耗比陆地上小;其次,传播余隙增大,增加了电波反射,使得反射波的影响要比陆地上大;再次,严重地受到海洋气象、水文的影响,海浪对电磁波的传播产生不规则的反射和散射,海水对电磁波有较大的衰减和吸收作用,海上雨、雾、雪天气对超短波的传播都会起到衰减作用。

2 舰船超短波视距通信

在超短波的传输过程中,大气层起着重要作用,包括对电波的折射、吸收、散射等作用。由于超短波的波长短,沿地表面波传播时所感应的电流较大,衰减快,所以超短波不能依靠地表面波作较远距离的传输。超短波通信的频率高于电离层所能反射的最大可用频率,对电离层有强穿透能力,所以超短波也不能通过电离层反射进行远距离传输。超短波主要通过空间波(直射波)传播,属于视距通信。

超短波最大传播距离的计算与收/发信机等设备的技术指标无关,取决于收发两地的天线高度,传输路径上是否有障碍物阻挡,地球表面的曲率,大气对电波的折射等因素。超短波视距通信有效通信区域示意图如图1所示。

图1中h1,h2,h3表示舰船天线、飞机相对于海平面的高度,R表示地球半径,d表示舰船与舰船或者舰船与飞机之间的视线距离。根据上图通信实体的几何关系,超短波通信的视线距离可以求得:

上式中表示地球半径约为6370km,k为考虑大气折射率时的等效地球半径因子,其值根据不同的气候特征而不同,h1,h2分别表示发射天线、接收天线相对于海平面的高度,带入上式得

考虑大气层所引起的电波折射、电离层散射、地球表面反射、大气波导等因素的影响,都不同程度地延伸了超短波通信的通信距离。在标准大气压下,k取值为4 3,超短波最大视距传输距离约为:

海上超短波通信距离由视距传播决定。舰对舰以及舰对岸通信距离主要由舰船上安装的天线的高度决定,舰对空通信距离除与空中飞机的高度有关外,还与发射机功率有关。

超短波传播主要考虑干涉衰减和绕射衰减两种因素,干涉衰减是由于反射波与直射波的干涉效应引起的,扰射衰减是由于收发天线之间的第一菲涅尔区受地形地物阻挡时引起的附加衰减。对于海上超短波视距传播,由于在收发天线之间很少受到地形地物阻挡,所以只考虑干涉衰减。

无线电波的传播距离远近受环境的影响很大,建筑物群的分布和密度、植被覆盖等都会对传播路径场强产生影响,所以要准确得到传播损耗、对接收点场强进行预测是非常困难的,研究人员一般通过结合经验模式和确定性模式来得到具体的路径损耗值。在实际工作中最常用到的场强预测模式有自由空间模式、奥村模式(Okumura)、Hata模式、COST231-Hata模式、Egli模式等,具体的环境选择具体的合适的模式。Egli给出了适合于海上超短波通信的电波传输损耗经验公式:

其中,LM(dB)为中值路径损耗;d表示通信双方收发天线的距离;hr,hs表示收发天线中点相对于海平面的高度;Kh表示地形校正因子,因为在海上,海平面近乎为规则的平面,所以Kh取值为零。即:

通过损耗,根据发射天线的发射功率,可以求出接收电台收到信号功率为:

其中,Pr为接收机收到的中值信号功率;Ps为发射机的发射功率;Lb为发射端馈线损耗;LM(dB)为中值路径损耗;Gr为接收天线增益。

3 海上超短波通信系统的反侦察能力分析

舰船超短波通信系统的主要设备是超短波电台,它一般是对陆地上使用的超短波电台进行改造,使之能够适应舰船海上通信后安装在舰船上的。由于海上电磁环境越来越复杂多变,舰船通信受到的威胁也越来越大,容易受到他国舰船、侦察机、岸基侦察站等的侦察。舰船超短波通信系统在不断的发展过程中,也不断地提升了其反侦察能力,当前舰船超短波通信系统主要采用了直扩、跳频等先进技术来增强其反侦察能力。

3.1 直扩(DS)技术

直扩通信即直接序列扩频通信,是用高速伪随机码采用各种调制方式,在发射端将信号的频谱进行扩展,其信号功率谱密度低,在远处接收端信号电平低于背景噪声电平,信号被淹没在噪声之下,因而具有很强的隐蔽性。要对直扩通信进行侦察,一方面需要对直扩信号进行搜索、截获和分析,并测得其载频、伪码速率、电平等技术参数,另一方面还需要对直扩通信进行解扩,即获得直扩通信信号序列,解扩伪码序列而分解出信号信息。可见对直扩的通信侦察存在着相当大的难度。

3.2 跳频(FH)技术

跳频通信技术是一种具有高抗干扰性、高抗截获能力的扩频技术,它通过控制收发双方传输信号的载波频率按照双方约定的规律在一定的频率范围内进行随机跳变而进行通信。由于其载频是伪随机变化的,所以难以被截获,给侦察设备造成极大困难,且跳频码越长,跳频图案延续时间越长,敌方破译越难。对跳频体系的侦察是对跳频通信信号的搜索、截获和分析,并测得其跳频频道、频率集、跳频速率和跳频图案等技术参数,所以,较之常规定频通信的侦察,对跳频侦察技术难度更高,大大降低了敌方对己方通信信号的截获概率。目前甚高频特高频跳频电台的跳频速率一般在100~1000跳秒。英国海军舰船上广泛安装的“弓箭手”系统VHF电台就采用了跳频技术。跳频通信的缺点是隐蔽性不好。

3.3 跳/扩频(FH/DS)混合技术

跳/扩频通信是将跳频和直扩技术相结合而产生的具有很强通信反侦察能力的通信方式。跳扩频通信一方面采用跳频技术,利用载波伪随机跳变,降低了通信信号的被截获概率,另一方面采用直扩技术,覆盖了一部分频带,信号的谱密度降低,从而使跳扩频信号又具有一定的隐蔽性。因此,舰船超短波通信系统采用跳频扩频混合技术使其反侦察性能比单一的跳频或直扩通信有更大的改善和提高。意大利研制的HYDRA V甚高频电台就是一种采用直接序列和跳频技术的混合系统,调频速率在100~200跳秒,具有很强的反侦察和抗测向能力,已经在多艘舰船上安装使用。

4 海上超短波通信系统的抗干扰能力分析

随着现代通信技术的发展,空中海上岸上的无线电设备的使用越来越广泛,使得海上电磁环境变得异常复杂,海上舰船通信受到的干扰也越来越严重,对实现通信的迅速准确保密和不间断要求提出了严峻的挑战。现代舰船超短波通信系统综合了跳频、空闲信道扫描、直接序列扩频、猝发等先进技术提高了抗干扰能力,适应了现代高技术条件下的海上战争。

4.1 跳频(FH)技术

在固定频率下传递信息容易被敌方截获或干扰,而跳频技术采用通信双方约定的伪随机序列控制通信频率以某种速度在一定的频段上跳变频率,从而躲避敌方的截获,将干扰排除在通信信道以外,即使有部分频点被干扰,仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信,从而达到抗干扰的目的。跳频通信系统的抗干扰能力与频率跳动的速度、跳频带宽,频率集数量、跳频码重复周期等指标有关。VHF UHF跳频通信具有跳频速度快,跳频带宽大,频率集数量大,跳频码重复周期长等特点,使得敌方很难高概率对其跟踪和截获,对其测向、干扰就更加困难。

4.2 空闲信道扫描技术

空闲信道扫描技术,是在通信时通过实时监测敌方的干扰情况,从全部有效工作频段中自动选择最佳工作波道进行通信,可以自动避开受干扰的波道,由于在每次发送信息时都先进行自适应频率搜索,即使大部分通信频段受到干扰,也可以找到合适的波道进行通信。

4.3 直扩(DS)技术

直扩技术的抗干扰性能是通过扩展频谱来体现的。如果对原始信号进行干扰,只要窄带干扰就可以实现,但是将窄带信息进行扩频后,比如信号扩频宽度为100倍,窄带干扰基本上不起作用,若使用相同的功率进行宽带干扰,则强度降低了100倍,如要保持窄带干扰强度,则总功率需提高100倍,在目前来讲,还难以实现。因为信号接收时需要用与发射端相同的扩频编码进行相关解扩处理才能得到原始的信息,所以即使以同类型信号进行干扰,在不知道扩频编码的情况下,由于不同扩频编码之间的弱相关性,干扰也很难起到作用。

4.4 猝发技术

猝发通信是指瞬间快速通信,使电台发射的信号能够稍纵即逝,尽量减少信息传播的时间,从而降低敌方的侦收概率,增加敌方破译的难度。跳时方式就是猝发技术的一种,它是通过伪随机码序列控制通信的时间和周期。猝发通信使敌方很难截获到信号,并无法测向,所以抗干扰性能比较好。

5 舰船超短波通信系统的发展趋势

舰船超短波通信系统的发展适应了现代舰船通信对无线电通信系统的可靠性、兼容性、互通性、灵活性以及抗干扰、抗毁性、保密性、安全性等要求。为了适应未来信息化战争中联合作战的需要,在信息和通信技术的推动下,舰船超短波通信系统的发展呈现出以下发展趋势:

(1)软件无线电以其极强的灵活性和开放性代表着无线电通信系统的发展趋势,也代表着舰船超短波通信系统的发展趋势。它把硬件作为无线通信的公用平台,尽可能地用软件来实现其通信功能,具有通用的系统结构,使各种功能实现灵活,系统升级和改变很方便,能够使各种系统之间达到互通互操作,信号处理能力强。舰船超短波各种体制的电台,波形、参数、协议不一致,给互通带来了很大的困难。而软件无线电在一个硬件平台上实现多种电台的通信体制和不同的通信业务,这有效解决了战术通信领域的互联互通,也成为解决舰船超短波通信系统和其它通信系统互联互通的最佳有效途径,成为舰船超短波通信系统发展的重要方向。

(2)抗干扰能力是舰船超短波系统性能的一项重要指标。跳频、扩频、空闲信道扫描等技术都极大提高了舰船超短波通信系统的抗干扰能力,但各种技术都有其弱点,跳频速率的大小、空闲信道扫描的时间长短等都不同程度影响了系统抗干扰能力的发挥。由于跳频技术具有高抗干扰、高抗截获能力,各国都在积极研究高速跳频技术以及可变速率跳频技术,不仅提高舰船超短波通信的抗干扰能力,还将使各种抗干扰电台在跳频体制上实现互联互通。将各种抗干扰技术结合使用,发挥各种技术的长处,已成为舰船超短波抗干扰方面重要的研究方向。

(3)随着各种先进电子技术,特别是跳频扩频技术、猝发通信技术、数据传输技术和分组交换技术在超短波通信中的应用,超短波通信系统中出现了各种新体制的舰船超短波电台。由于频率资源的制约,新型的舰船超短波电台已向调制方式多样化和可供更多波道选择的方向发展。

参考文献

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舰船临抢修工作量变化规律分析 第10篇

关键词：舰船 临抢修 变化规律

中图分类号：TM07文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0117-01

舰船装备的故障率和使用时间有密切的关系，无疑直接影响到临抢修工作量和费用。

1 舰船服役时间的影响

舰船临抢修工作量与其服役时间有密切关系，在舰艇服役初期的一段时间里，各类设备，尤其是机械设备都处于磨合期，这个时期的设备故障率较高，工作量和费用也比较高。特别是当入役的装备是新型号时，舰员操作不熟练，容易发生误操作，从而导致故障频发；另外各级修理单位在较短时间里很难形成相应的保障能力，此时大量临抢修工作都是依靠设备的生产厂家来完成的，这也造成舰艇磨合期的临抢修工作量较大和费用的增多。

在舰艇服役中期，大部分设备处于随机故障期。因此这个时期的故障率较平稳，临抢修工作量和费用变化表现比较平稳。但这个阶段，临抢修工作量和费用偶尔也会出现一些跃升，主要原因是部分设备由于使用强度较大，或者某些设备正处于设计寿命的后期，故障增多，使得维修工作量和器材消耗量上升。

随着舰船进入服役的后期，舰船各系统的可靠性储备逐步下降，故障增加，临抢修工作量时不断上升的。虽然每次计划修理对各类系统的性能有一定的恢复，但每个维修间隔的临抢修工作量仍是随时间不断上升的，这是由于各种机械、电子设备本身特性决定的。

这些服役时间较长的装备，特别是已形成批量生产、技术比较成熟的装备，在服役早期，其对于随时间损耗的设备，如船体、机械设备等，一般修理工作量比较少，随着使用时间的增加，累积耗损较大，修理工作量亦逐步增大。

在整个服役期内，舰艇经历了多次计划修理。每次计划修理后，单位时间的临抢修费用会较修理前有所下降。但随着使用时间增加，临抢修工作量和费用也随之增加，甚至会超过前一个计划修理间隔的临抢修工作量。尤其时接近退役或处于失修但却仍在使用的舰船，其临抢修费用有可能剧增。

2 舰船设备劣化程度的影响

对新入列的舰船，特别是已形成批量生产、技术比较成熟的舰船，在早期修理费比较少，对于随时间损耗的船体、机电等设备，一般维修工作量比较少，因而维修费用也比较低，但随着使用时间的延续，累积耗损较大，修理工作量办逐步增大，费用也逐步增大。根据统计，舰船在第一轮中修期内，若第一次坞修费为l，则第二次坞修费一般要增加15%～20%。而至第二轮中修期内，相同级别的维修费又要比第一轮中修期内相同级别维修费再增加15%～20%。维修轮次不一样，舰船维修费用差距会很大。近几年来，舰船坞修费增加很快，主要是很多舰艇已老化，坞修范围扩大，导致维修费增加。还有舰船系统设备的很大一部分是电子设备，其价格、性能都在不断提高，但电子设备使用寿命相对较短，维修时对加速损耗的电子设备进行替换费用也相对较高。

3 舰船维修结构的影响

在整个服役期中，临抢修费用变化并不是单调增加的，每次计划修理结束后，临抢修费用会有所减少，减少的程度与该次计划修理级别和质量有关，随后又有所增加，各维修间隔中临抢修工作量的变化高点和低点连线总的来说是成指数曲线趋势增加的，如图1所示。

科学合理的维修结构能使舰艇在最需要级别修理时得到应有的修理，这是舰船平时低故障的重要保证。计划修理过程合理的维修间隔和维修结构，可以重点预防一些重要故障的发生，减少故障在运行过程中的出现。同时，合理的、有预见性的确定计划修理的工程项目，可以在计划修理期间预防性的处理一些可能大量增加临抢修工作量或临抢修难于完成的工程，这有助于提升各个大系统的总体可靠性，可以大量减少临抢修中对这些故障的视情维修和事后维修；此外，通过统筹管理还可以减少各临抢修单位对一些大型器材、不常用器材的购置、储备，减少器材费用低效运转情况的出现，这些都有助于控制临抢修的工作量和费用。

4 结语

上述分析结论是大部分舰船的所共有的临抢修工作量变化的规律，但对多种不同类型舰船，其变化曲线的参数是不同的。了解了其具体的变化规律，再考虑物价、服役海区、临抢修单位等因素影响，便可以根据有关数据预测某型舰船未来若干年可能的临抢修工作量和费用，这对于保证舰船临抢修工作的落實和提高舰船的战备完好性有重大。

参考文献

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舰船消防训练的考核方法探讨 第11篇

由于舰船消防具有复杂性、牵连性、系统性,很难对参训人员给予公正系统定量的精确评价,以往对舰船人员消防训练成绩的评估体现为一系列单项小科目的考核列表,而且这些考核很多都是主观评价和粗略大致的等级评定,这种主观粗略的考核方式不仅造成了人力资源与训练资源的大量重复性浪费,而且对参训人员实际训练水平的测量效度也不高。因此,迫切需要建立一套针对参加消防训练人员的精细化训练成绩考核系统来提高考核的效度,促使考核结果能准确全面地表征人员的消防训练成绩。

1 舰船消防训练考核模式

1.1 舰船消防训练考核模式涵括的内容

训练考核是对参加训练者整个训练期间的绩效考评,绩效考评是服务于管理执行力的一项保障措施,包括职业素质评定和业绩评定两个方面。职业素质指从事舰船消防工作的工作人员所应具备的一种综合能力和素养,如图1所示。包括心理素质、身体素质与知识技能,涵盖了诸多因素,除了必备的舰船消防的专业知识外,更重要的是心理素质,包括责任心、质量意识、组织纪律性、与他人沟通与合作的能力、集体荣誉感、团队精神、自信心等健康、坚韧的心理素质和意志品质。实作考核指参训者在一些设定情况下完成既定考核目标的活动,包括实作质量和实作过程的评定。实作过程评定是对参训人员达到实作结果时的动作精准程度的评价,它与实作完成情况的评定相关联,但二者评定结果也可能不一致,实作质量评定是实作考核最基本的核心。

图1 训练考核的组成要素

训练考核是参加训练人员与施训人员之间的一种合作。施训人员依照相关的规章制度为参加训练人员制定公开的量化目标及实施规则,通过专业认证、整体衡量,最终达成科学、合理、规范的标准。

训练考核通过两种方式影响人员的训练,一方面训练考核中设定目标和提供反馈等活动本身直接影响参训人员的训练;另一方面,训练考核的结果往往作为用人单位人力资源管理决策的依据,从而间接影响成员的训练。训练考核是施训者用来确保参加训练人员的训练活动、训练结果与训练的目标三者保持一致的手段和过程。

1.2 传统舰船消防训练的考核模式

以往的舰船消防考核中普遍存在两个问题:一是在素质评定考核中片面强调了知识技能,而忽略了心理素质和身体素质;同样,在实际操作的实作考核中,偏重于实作质量而忽略了实作过程。二是素质评定与实作考核的关系,如图2所示。训练考核往往在训练后期采用综合考试,考试的成绩由素质训练成绩与实作训练成绩按一定的权重采用加权法得出。

图2 传统消防训练考核模式

可以看出,这种加权法得出的成绩效度有不合理的地方,即:素质训练与实作训练的关系不是独立的、并列的关系,素质训练是实作训练的基础和前提、实作训练是对素质能力的提高和检验,因此素质训练与实作训练应该是串联关系,而不是图2所示的并联关系;传统训练考核方法在考核总成绩不合格的情况下使参训人员重复整个训练过程的所有素质训练和实作训练的全部环节,不仅针对性不强,而且造成很大程度上的时间和教学资源浪费。

1.3 舰船消防训练递进式考核模式

为克服传统舰船消防训练考核模式资源利用率低下、复训针对性不强、素质和实作能力的关系不合理的弊端,笔者采取图3的递进式训练考核模式。

图3 递进式消防训练考核模式

这种递进式的考核模式体现了素质训练对于实作训练的基础地位,同时强调了实作训练对于素质训练的巩固作用;在单项考核成绩不合格时采用小循环复训,既增强了训练目的的针对性、缩短了参训人员的训练周期,又节省了教学资源;素质和实作能力的关系更像木桶的四壁,按照“木桶原理”,木桶的盛水量直接为最短板决定,消防训练中参训者的综合成绩也应该体现这一原则,递进式的考核模式就是在总成绩算法上体现了这一原则。

2 舰船消防训练的具体考核内容

舰船消防训练是针对海上平台火灾的防护与消除,因而其训练内容较陆地消防要复杂,依据相关法规、规定及行业标准,对其训练科目的考核应分为素质评定和实作考核,其中素质评定包括心理素质、生理素质、知识技能3个方面,每个方面分别设置若干具体考核项目,如表1所示。

表1 舰船消防训练素质评定内容

以往舰船消防训练的素质评定片面重视知识技能,而忽视了心理素质与身体素质。最新的研究成果表明:身体素质是参训者接受舰船消防训练的物质基础,合格的耐力素质、爆发力素质、身体柔韧性和力量素质是参训者迎接舰船消防复杂危险环境的前提;心理素质是参训者取得优异成绩的必备品质,实际事故中往往因为舰船消防人员对高温、浓烟、噪音、舰船摇摆及舰船舱室狭小空间的恐惧、惊慌或者心神不安,造成消防人员技战术水平显著下降,甚至是自身出现危险情况。因此,针对提高反应速度、抗恐高、抗摇摆、抗浓烟、抗高温和抗噪音的心理素质考核是舰船消防训练考核中必不可少的一部分。

递进式训练考核的实作考核方面除了评估实作结果外,还对实作的过程进行了全程评估,针对实作时对装备、路径、时机等因素的选择、与最佳选择校对并判定成绩。因为舰船消防环境复杂,很多的偶然因素都会直接影响消防训练的结果,为了保证训练的真实效果,必须对实作的过程进行规范化校对。

3 递进式训练考核加权综合评估的数学模型

心理素质考核成绩与实作过程考核成绩量化的困难是以往心理素质考核在舰船消防训练中缺失的重要原因,笔者采用无量纲化加权法分别得到素质训练成绩P和实作考核的成绩Q。

3.1 无量纲考核成绩集Z

对于消防训练考核的每个具体项目的测试,都可以得到原始成绩z:

式中:r为消防训练涵括素质评定或实作考核的所有具体测试项目中的某一项;zj为这一项目中所取得具体成绩。

因各个项目内容差异很大,取得成绩的量纲不一样,没有比较和计算的可能,故必须对其进行无量纲化处理。以某项训练成绩为zj为例,其及格成绩为zp、无量纲成绩为Zj,如果成绩设定存在满分为zf、则可以设定:

如果成绩设定没有满分,则可以设定:

最后得到无量纲考试成绩集Z:Z=(Z1,…,Zj,…,Zr)(j=1,…,r)。

3.2 项目考核成绩的权重λ

式中:r为消防训练涵括素质评定或者实作考核的所有具体测试项目中的某一项;λj为这一项目在素质评定或者实作考核中的具体权重。

3.3 项目考核成绩K

以分析身体素质一个大项的综合成绩为例:消防训练中身体素质可以分为耐力素质、爆发力素质、柔韧素质和力量素质4个小项来评定,参训者甲的具体成绩如表2所示。

表2 舰船消防训练体质素质考核表

从表2可以看出,身体素质考核1个大项中有4个小项,4个小项的成绩有3种量纲,传统的考核方式就是直接将各种小项目的成绩汇总成一张成绩单,这种成绩单数据详实,可以从细节上把握参训者的各种训练成绩,但宏观上的评定没有给出,对于参训者总体上的成绩把握造成困难;而通过无量纲处理和加权计算,最后可以得到参训者的综合成绩。

3.4 舰船消防训练综合成绩S

考虑消防训练中素质训练与实作训练的并重与S耦合关系,综合训练考核结果S与素质训练考核成绩P和实作训练考核成绩Q的关系为:

这种耦合算法得到的综合成绩与传统训练考核方式中将人员素质训练与实作训练等权重相加得出的综合成绩有很大差异,如图4所示。

图4 耦合算法与加权算法的综合成绩及格时P、Q分布比较图

按照耦合算法,综合成绩及格要求和以x=y为轴的离散程度较小,也即耦合算法要求各项成绩更均衡。例如,一个参训人员素质训练方面考核成绩85分,而实作训练考核只有40分,如表3所示。

表3 按两种方法得出某甲综合成绩对照表

按传统训练模式考核,实际考核中素质训练和实作训练的权重相等时,综合考核评定合格;按照递进式训练考核模式其总的训练成绩不合格,该参训人员从新参加实作训练的所有训练科目。因此,可以看出耦合式统计方法较之单纯的加权法所得的考核成绩效度要高。

4 结论

舰船消防训练是一项门类繁杂、学科交叉、系统综合的大型训练项目。传统的考核方式存在考核范围窄、评分信度低和列表形式的总成绩单对参训者素质技能评价的乏力等问题,为解决这些问题,笔者采取递进式考核方法,该方法有以下优势:

(1)考核范围全面,以往缺失的心理素质、身体素质和实作过程作为考核重要方面纳入考核范围;

(2)去量纲化,使考核成绩可以用数学手段核算;

(3)综合成绩信度较高。

参考文献

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