基于退役舰改装的舰艇综合损管教学训练系统
侯 岳, 王康勃, 浦金云
(海军工程大学 动力工程学院，武汉 430033)
摘 要 ：舰艇损害管制(简称损管)，包括防沉抗沉、防火防爆与消防等，是保障战损舰艇生命力和安全性的战斗行动。目前的院校教学，一般采用损管模拟器的方法进行训练。然而，该传统的教学手段是一种抽象模拟后的仿真训练，无法真实模拟舰艇的舱室分布、系统装备以及战位设置，无法进行真实舰艇环境下的协同训练。为此，充分利用退役舰艇为改装平台，设计了综合损管教学训练系统。该系统可使学员在真实的舱室环境下，认知损管系统装备以及管系走向，训练损管流程和战术行动，大大提高了训练的沉浸感和使用效能。
关键词 ：损害管制; 舰艇改装; 退役舰艇; 教学训练
0 引 言
舰艇损害管制(简称损管)，是与舰艇破损进水、火灾、烟雾相对抗的应急处置过程，是海军院校所有上舰学员的必备能力，是一项基础性、关键性的工作，是战斗损伤舰艇生命力的最后一道防线。目前，海军院校主要采用课堂教学、损管模拟器实作的方式进行教学训练[1-2]。该教学训练方法虽然能够较好地进行基础理论和基本技能的训练，然而与学员未来的舰艇任职岗位还存在一定的差距，主要表现在：①传统损管训练模拟器更侧重于单兵、单战位的堵漏、灭火等技能性训练，难以进行真实“电话通信”环境和“舱室跑位”环境下的损管部署训练[1]。②传统损管训练模拟器的场地和舱室、通道范围有限，并且系统装备、管系走向和战位设置无法做到和实船完全一致，训练环境与实船依然存在一定的区别。③传统损管模拟器是一种局部性的模拟训练，无法进行多区划战位协同指挥训练。
那日临回合肥的黄昏，妹妹叫先去楼下饭店点菜。第一眼，竟看见了刀鱼，一尺来长，炸好了的，摆在篾制的镂空竹盘里，佐以糖醋烩烩即可。下意识咽了咽口水，到底没有点，太贵，吃不下嘴。这家饭店的冷藏柜里，陈列着各类江鲜，鲳鱼、鳊鱼、鸡腿鱼、江鳗、江丫等，每一条都极新鲜，考虑刺多，三个孩子无福消受，遂作罢。把菜点好的空隙，饭店后厨从外面又进来一条江鲳，刚刚打上来的，活蹦乱跳的，称一下，五斤四两，巨大椭圆的鱼鳞银光闪闪。这样的江鲳适合清蒸，连鱼鳞一起。早年吃过，鱼鳞入嘴，绵糯，细嚼之，滑口，润喉，值得一吃再吃。
为解决上述问题，通过以退役舰艇为改装平台，综合模拟灾害探测、报警、决策、指挥和控制的全过程[4]。该训练方式能够将战术指挥决策、损管监控台模拟使用、损管系统装备使用、战位组织实施等诸多能力的训练融为一体，使学员在真实的舰艇通信环境和舱室条件下进行损管指挥演练[5-6]。
1 系统设计原则分析
根据实船实战条件下舰艇损管训练的特点，并考虑区别传统损管模拟器的训练方法，在综合分析退役舰艇现有技术装备现状的基础上，形成的系统设计原则如下：
小时候家家户户捉襟见肘贫困潦倒，一日三餐尚且难以为继，小孩子们要想额外得到点“零食”以解口腹之谗，实在来之不易。只有在家里来了客人或村里放电影唱大戏时，父母亲才会炒点花生或黄豆，招待客人，并“慰劳”我们。
(1) 损管模拟器主要是以真实进水、火灾场景下的损管技能训练为主，而该系统主要是以真实舰艇环境下的流程训练、协同训练为主。
(2) 为了保证舰艇自身的安全性，不可能在舰艇上真实地点火和进水。然而，又为了充分模拟舰艇破损后的损伤和灾害特征，通过设计模拟损伤和模拟灾害器材组的方式实现。
(3) 以损管指挥训练为主线，综合损管消防系统的操作使用训练、应急转换训练以及损管器材的使用训练。
(2) 破损灾害模拟模块。主要包括船体结构破损模拟器材组、管路破损模拟器材组、进水模拟器材组、火灾模拟器材组、烟气模拟器材组等。船体结构和管路破损模拟器材组，通过加装破损板架、破损管路的方式进行模拟。其他则以灯光、声音、喷雾等方式进行模拟。
图1 损管全流程训练
(5) 以灾害发生后的损管处置训练为主，兼顾灾害发生前的安全巡检训练。
(3) 多人协同训练模式。该模式主要是在教员导控下，学员以小组作业模式，进行多战位协同损管训练。学员间可更换角色扮演，以满足不同岗位的训练需求。主要训练科目包括：舱内火灾消防、舱室进水抗沉以及甲板火灾消防协同训练等[12]。
(4) 训练任务3，辅机舱封舱隔离。由扮演辅机舱战位长的学员，在辅机舱进行封舱隔离部署的指挥训练[16]。
(6) 针对在实船上不便实际操演的科目，或者危险性比较高的科目，例如：弹药转运训练、二次灭火系统喷洒训练等，通过加装模拟装置的方式进行训练。
2 全舰综合损管训练系统组成
按照上述设计原则，设计改造的全舰综合损管训练系统组成包括7大模块，如图2所示。
(1) 损管组织指挥体系模块。按照当前舰艇的损管指挥体系，根据退役舰艇的舱室布置、战位设置，并通过舱室改造的方式，构建全舰综合损管的组织指挥关系，包括：舰指挥所、部门指挥所、区划损管战位、损管队和战位损管小组。
自慈溪市国土资源局被原浙江省国土资源厅设立为省“法治国土”联系点以来，为了推广法治成果、整合普法经验、丰富宣传硬件，更好地展示慈溪市国土资源局在法治国土建设历程中的成绩与风貌，也为了深入总结分析以往工作中的优势与不足，慈溪市国土资源局筹划设立了“慈溪法治国土”特色展览厅，力求打造一个亮点纷呈、特色鲜明，既具欣赏性，又有实质内涵的多功能展厅。
图2 全舰综合损管训练系统组成
(4) 根据“灾害发生、灾害报警、损管指挥、损管控制、损管执行”的全流程组织训练，真实模拟舰艇上实际的损管处置过程(见图1)。
(3) 抗沉行动训练模块。按照“限制海水漫延-平衡舰体-消除负初稳度”的抗沉实施流程，通过抗沉行动的具体分解，以模拟船体破口、模拟管路破口、模拟进水灾害为对象，开展堵漏包扎、舱室排水、加固支撑、姿态平衡和消除负初稳度的训练[7]。
(4) 消防行动训练模块。以模拟火灾消防处置的全流程，利用火灾模拟器材组、烟气模拟器材组，开展火情侦察、设置防火边界、直接灭火、封舱灭火的训练。
(2) 训练任务1，紧急停止辅机。由扮演电力指挥官的学员，在模拟电力监控台上紧急停止辅机。
(6) 损管综合导控模块。损管综合导控模块主要用于训练科目、训练过程的导调、监控以及管理。如图3所示，综合导控模块主要包括：损管导调控制、指挥训练操作节点、交换机、指挥信息反馈终端、监控系统矩阵以及硬盘录像机等设备[8]。
图4为控制系统的主电路，主电路主要包括：总电源回路、主油泵电动机电源回路、控制器电源回路、直流电源回路和伺服电源回路。
(1) 自主学习模式。该模式主要是学员按照教学要求，依靠手持式训练终端自主地进行损管诸要素的学习，包括：熟悉损管通信方式，理解各类消防系统的组成、结构、功能及使用方法，摸排、辨识水消防管路、疏排水管路，绘制水消防管系和疏排水管系的管线图，熟悉各类损管器材的使用方法等。
图3 综合导控训练模块组成
3 损管训练科目设计
训练科目的设计包括3种模式：自主学习模式、单人引导训练模式和多人协同训练模式。
(7) 手持式训练终端。以移动式平板电脑为载体，通过开发虚拟损管示教软件[9]，可以对各类系统装备的运行原理、管系流向、损管流程等进行直观地展示[10-11]。一方面可用于学员的自主学习；另一方面也可使学员对照着装备进行原理学习。
(2) 单人引导训练模式。该模式主要是学员在教员的导控下，有针对性地学习和训练，包括：单人损管指挥的训练、损管监控系统的操作使用、损管态势标绘方法的训练(见图4)、损管指挥作业、灭火装备的使用、消防系统的备便、疏排水系统的备便等。
经过以上调整，国务院原有组成部门42个，调整为41个，减少1个；原有直属机构19个，调整为13个，减少6个；原有办事机构9个，调整为5个，减少4个。同时，取消15个部委归口管理机构的称谓，改为部委管理的国家局，仍设15个。国务院的非常设机构也进行了大幅度的裁减，由85个减少到26个。国务院各部门无论是保留的，还是新设置的，都严格定编定员。国务院各部门原有行政编制41300余名。
已生成的理想系统中，存在以下问题。选型设备（例如水泵），流量与扬程的计算结果，与实际厂家供应型号的数据不符，在合理的范围内，修正设备特征值（流量与扬程）。管路管径（风管）使用当量直径，需要换算为工程中常用的尺寸。管路管径（水管）的计算结果在常用尺寸之间，也需要按照实际工程尺寸进行修正。
图4 损管态势标绘训练
4 应用案例分析
多战位协同损管训练是该系统的重要特色之一，也是其他模拟器所不具备的。下面通过典型的案例，说明该系统的训练流程。该案例是以“辅机舱油火”为灾害背景开展的协同消防训练[13]。其训练角色包括：电力指挥官、辅机舱战位长、损管指挥官、损管队长以及灭火站操作员[14-15]。详细训练步骤如下：
(1) 损管警报的发布。导控台通过全舰广播，发布损管警报：辅机舱发电机机油管破裂起火，火势太大，无法扑灭。
(5) 损管系统装备使用模块。损管系统装备的使用训练，区分两种类型实施。一种是依托舰艇上已经具备的系统装备开展现场教学训练，主要包括水消防系统和疏排水系统；学员可以在真实的装备环境下，进行管系的摸排训练。另一种是通过加装气体消防装置训练模块、泡沫消防装置训练模块以及损管监控装置模块进行损管装备的使用训练。
(3) 训练任务2，转换供电。由扮演电力指挥官的学员，在模拟电力监控台上进行配电转换。
(4)水洗成品砂不但浪费水资源，而且导致大量的粉料变成泥浆随污水排泄，浪费矿石资源，既不符合国家发展资源节约型社会的目标，更为严重的是：成为“废料”的粉尘不是随水成为人造“黄河”，就是堆积成山。
孙武倾心与万夫，削平妖孽在斯须。才施偃月行军令，便见台星逼座隅。独柱支天寰海正，雄名盖世古今无。圣君争不酬功业，仗下高悬破贼图。
(5) 训练任务4，辅机舱释放气体灭火系统。由扮演损管指挥官的学员，在模拟损管监控台上进行气体灭火系统的遥控释放。
(6) 训练任务5，设置防火边界。由扮演损管队长的学员，在辅机舱周围进行防火边界设置的指挥训练。
(7) 损管导控台发布信息。辅机舱火灾无法扑灭，请进行二次灭火。
(8) 训练任务6，二次灭火转换。由扮演灭火站操作员的学员，在灭火站进行二次灭火的管路转换操作。
(9) 损管导控台发布信息。辅机舱火灾熄灭，解除损管警报。
5 结 语
舰艇的损管教学训练，是提高学员损管能力的关键。如何面向舰员的任职岗位，开展损管训练，是目前迫切需要解决的问题。依托退役训练舰的改装，设计了全舰综合损管训练系统，并建立了相应的训练科目和训练流程。从实训效果看，该系统更能逼真地呈现损管处置的全过程，更便于学员进行协同损管训练和现场操作训练，具备传统损管模拟器无法比拟的训练效益，是提高学员岗位任职能力的重要训练手段，为损管训练系统研制提供了一种更有效的方式。
2）具有强烈的创新意识。创新思维来自创新意识，如果不具有创新意识，那么将会限制创新思维，也不会具有敏锐的洞察力、积极的求异性等。
参考文献
[1] 刘 辉，李其修，吴向君，等. 舰艇损管职业技能考证组训及其考核模式的探讨[J]. 实验室科学，2014,17(2)：137-140.
[2] 邱金水，雷 宁，吴晓辉. 船舶损管综合训练系统研究[C]//第五届中国国际救捞论坛论文集，2008.
[3] 吴 晞，韩晓光，李宇辰. 舰船损管模拟训练系统中破损进水过程仿真[J]. 广州航海学院学报，2013，21(4)：15-18.
[4] 林 伟，郭建喜，刘立洁. 舰船损害管制演练教学模式探讨[J]. 航海教育研究，2017(3)：88-89.
[5] 侯 岳，浦金云. 美海军损管实作训练的特点及启示[J]. 实验室科学，2014，17(3)：150-155.
[6] 肖本统，金 涛. 舰船损管决策训练模拟器场景设置[J]. 系统工程与电子技术，2008，28(4)：121-124.
[7] 石 雷. 舰船抗沉损管训练仿真系统研究[D]. 成都：西南交通大学，2015.
[8] 常 壮，邱金水，刘伯运.基于RS-485总线的舰船损管训练平台监控系统研究[J]. 中国舰船研究，2011，6(1)：86-89.
[9] 胡治宇，利 莉.用于船舶损管决策的虚拟现实技术研究[J]. 舰船科学技术，2015(6)：160-163.
[10] 任 凯，浦金云.利用OpenGL实现舰船损管虚拟训练舱实时操作的方法[C]//2007中国科协年会，2007.
[11] 龚 立，张晓锋，沈雅慧. 舰艇虚拟舱室训练环境设计研究[J]. 计算机与数字工程，2014，42(4)：725-728.
[12] 冯明奎，赵伟东. 海警舰艇应急指挥决策实训系统的研制[J]. 实验技术与管理，2009，26(4)：66-68.
[13] 周 琼，周 婕，林秀全. 基于浏览器3D可视化的消防指挥训练仿真方法及系统：中国，201210587805.1[P]. 2012.12.28.
[14] 吴 晞，韩晓光. 舰船长损管决策指挥训练模拟系统设计与实现[J]. 舰船电子工程，2014，34(9)：82-85.
[15] 蹇 涛. 分布式船舶损管培训系统的设计与实现[D]. 长沙：中南大学，2011.
[16] 聂武洋.舰船火灾损管仿真系统的可视化设计与研究[D]. 杭州：杭州电子科技大学，2012.
Teaching and Training System of Warship Integrated Damage Control Based on Refitted Retired Warship
HOU Yue ，WANG Kangbo ，PU Jinyun
(Power Engineering College， Naval University of Engineering， Wuhan 430033, China)
Abstract ： Warship damage control (DC) that consists of counter-flooding and firefighting is combat activity that guarantees damaged warship’s survivability and safety. Present academy teaching generally employs DC simulator to train. However, traditional teaching measure is abstract simulation training, and couldnot simulate compartment arrangement, system equipment and battle station settings. The measure cannot simulate teamwork training in real warship environment. To solve the above problem, an integrated DC teaching and training system is designed by refitting retired warship. In real compartment environment, the system can help students to understand DC system equipment and piping flow direction, to masater DC procedure and tactical activity. The system improves training immersion and use effectiveness evidently.
Key words ： damage control; warship refinement; retired warship; teaching and training
中图分类号 ：U 674.7
文献标志码： A
文章编号： 1006-7167(2019)02-0214-04
收稿日期 ：2018-04-20
基金项目 ：国家自然科学基金项目(51409255)
作者简介 ：
侯 岳(1982-)，男，河南商丘人，副教授，主要研究方向为舰艇损管与生命力。
Tel.: 13296565038；E-mail: houyue1982@126.com
标签：损害管制论文; 舰艇改装论文; 退役舰艇论文; 教学训练论文; 海军工程大学动力工程学院论文;