CC BY
1УДК 371.693.4:621.313.1
А.О. Рогожников, Е.В. Шаповалова, В.А. Паламарчук
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: aleksei17_90@mail.ru
АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ИМИТАЦИИ РАБОТЫ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ЗАРУБЕЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Подготовка операторов судовой электростанции является важной задачей, разработка технических средств ведется в различных странах мира. Множество разработок публикуется в англоязычных источниках, что ограничивает возможность широкого доступа к ним русскоязычных исследователей. В данной статье проводится обзор иностранных научных публикаций технических и программных решений имитации работы судовой электростанции для подготовки судовых операторов и разработок по данной теме.
Ключевые слова: судовая электроэнергетическая система, судовая электростанция, автоматизация, короткое замыкание, тренажерная подготовка, безопасность мореплавания.
A.O. Rogozhnikov, E.V. Shapovalova, V.A. Palamarchuk
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamcharsky, 683006 e-mail: aleksei17_90@mail.ru
ANALYSIS OF TECHNICAL SOLUTIONS FOR SIMULATING THE OPERATION OF A FOREIGN SHIP POWER PLANT
Training ship power plant operators is an important task, and technical means are being developed in various countries around the world. Many developments are published in English-language sources, which limits the availability of wide access to them for Russian-speaking researchers. This article reviews foreign scientific publications of technical and software solutions for simulating the operation of a ship power plant for training ship operators and developments on this topic.
Key words: ship electrical power system, ship power plant, automation, short circuit, simulator training, navigation safety.
Разработка цифровых тренажеров является актуальной задачей, которая реализуется разработчиками различных стран мира.
Первая разработка, которую рассмотрим, - это тренажер корейской фирмы "POMIT CO LTD" VR Power plant training system using VR [1]. Он представляет собой Sd-симулятор судовой электростанции, который показан на рис. 1.
Система обучения электростанции с использованием Virtual reality(VR) согласно настоящему изобретению включает шлем виртуальной реальности (100), контроллер виртуальной реальности (200), сервер интерфейса симулятора (300), Open Platform Communications-клиент имитатора (OPC) (400), OPC-сервер имитатора (500), Human-machine interface (HMI) (600), Product Lifecycle Management (PLM) (700) и дисплей супервизора (800). Данная система может симулировать различные типы судов по заранее заданным моделям. За счет отсутствия электрически и механически нагруженных деталей система очень надежна. Информативность достигается за счет Sd-графики, что ускоряет адаптацию будущего экипажа к новым условиям работы. Экран системы в работе показан на рис. 2.
Рис. 1. Структурная схема тренажера Power plant training system using VR
Рис. 2. Визуализация окна пользователя тренажера Power plant training system using VR
Как показано на рис. 2, в системе возможно взаимодействие с элементами судовой электроэнергетической системы (СЭЭС). Данная система имеет и недостатки, а именно разработка таких моделей с учетом графической составляющей требует очень больших временных и денежных затрат и требует высокой квалификации оператора при корректировке ошибок в работе.
Вторая разработка, которую мы рассмотрим "Ship power station practical training and estimating device" университета города Ханчжоу "Zhejiang university automation technology research institute" [2]. Устройство представляет собой совокупность рабочего места оператора и шкаф управления электростанцией, как показано на рис. 3.
Рис. 3. Структурная схема тренажера № 2
Исходя из описания структурной схемы, приведенного в патенте (рис. 3): 1 - рабочий экран управления генератором, 2 - экран управления электрической нагрузкой, 3 - экран управления коммутации нагрузки, 4 - компьютер для моделирования судовой электроэнергетической системы, 5 - сеть, объединяющая систему.
Также в патенте прилагается схема щита управления генератором (рис. 4).
Рис. 4. Щит управления генератором тренажера № 2
На рис. 4: цифрой 6 обозначены стрелочные приборы индикации основных электрических параметров генератора; 29 - контроллер управления генератором; 7, 8 - кнопки пуск, стоп; 9, 10 -переключатели для приборов индикации; 11-14 - элементы релейной автоматики; 28 - генераторный автомат.
Исходя из вышеизложенного, тренажер № 2 способен симулировать различные проекты судов при полной перенастройке всей системы и не имеет возможности отработки нестандартных режимов работы.
Также известен тренажер № 3 японской фирмы "Mitsui engineering & shipbuilding CO., LTD" [3] (рис. 5).
Рис. 5. Структурная схема тренажер № 3
Данный тренажер, как показано на рис. 5, представляет собой судовую двигательную систему модели 1С, которая имитирует судовую двигательную систему. Судовая двигательная система 1С представляет собой ту же систему трубопроводов, что и трубопроводная система в реаль-
ной машине, с использованием того же оборудования, что и оборудование в реальной машине. Также модель 1С включает в себя оборудование реальной машины меньшего размера того же типа, что и фактическая машина. Данная секция тренажера позволяет выполнять операции для тренировки операторов судовой электростанции. Также на рис. 5 показана панель управления 1B с расположенными на ней рычагами управления и циферблатами и показан сервер 1А.
Тренажер № 3, как описано в патенте, может быть перепрограммирован, но учитывая физическую модель трубопроводов и остальных вспомогательных систем, замена модели одного судна на другое еще более трудоемка, чем в тренажере № 1, т. к. кроме замены программы необходима еще и переделка всей физической модели.
Ввиду всего вышесказанного будущее тренажеров за цифровыми решениями с возможностью быстрого изменения модели судов и с возможностью задания дополнительного функционала. Тренажеры с полным соответствием физических деталей и элементов проекта судна, которое он симулирует, зачастую оправданы только в случае обучения операторов внутри одной компании для одного проекта судов или серии проектов с одинаковым оснащением. В случае же применения тренажера для различных проектов судов подходят модульные тренажеры с широкой возможностью и простотой перенастройки [4].
Тренировка заранее известных штатных ситуаций по одинаковым алгоритмам в процессе подготовки операторов приводит к запоминанию действий, необходимых при работе в штатных ситуациях, и не дает понимание процессов, происходящих в остальных режимах работы СЭЭС. Аварийные режимы работы требуют понимания от оператора процессов, протекающих при нестандартных режимах работы и достаточно быстрой реакции на ситуацию [5, 6].
Навыки, отработанные в дальнейшем, могут быть применены в практике, что повысит безопасность мореплавания [7-9].
Обучение будущих специалистов требует постоянного совершенствования тренажерного оборудования и приведение к актуальному состоянию. Расширение стандартных режимов - одно из направлений актуализации тренажерного оборудования.
Литература
1. Patent № 102093356 B1 SK IPC G09B 09/00, G06Q 50/10, G06Q 50/20 Power plant training system using VR / P. Ponson, N. Hongvan, C. Kyonnam, C. Sonwuk, K. Sundu, K. Sokba, C. Mison. -№ 102093356: appl. 09.08.2019: publ. 29.05.2020
2. Patent № 202404779 U CN IPC G09B 9/00 Ship power station practical training and estimating device / C. Lichuan. - № 2018/138822: appl. 24.11.2011: publ. 29.08.2012.
3. Patent № 2018/138822 A1 WO IPC G09B 9/06 Marine engine system model, marine engine simulator, and ship handling simulator / S. Kazuyoshi, M. Kunihiko. - № 2018/138822: appl. 26.01.2017: publ. 02.08.2018.
4. Рогожников А.О. Ершова К.И. Разработка тренажера отработки навыков управления судовой электроэнергетической системой // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Четвертой междунар. науч.-техн. конф. (25-26 ноября 2021 г.). -Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2022. - С. 69-72.
5. Молочкова И.Д. Тренажерная подготовка. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2006. - 26 с.
6. Молочкова И.Д. Автоматизация судовой электростанции. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2006. - 84 с.
7. Белов О.А., Зайцев С.А. К вопросу оценки безопасности морских судов камчатского флота // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое: Материалы X Нац. (всерос.) науч.-практ. конф. (19-21 марта 2019 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2019. - С. 80-83.
8. Белов О.А. Оценка безопасности эксплуатации судовых энергетических установок // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2017. - № 42. - С. 6-10.
9. Белов О.А. Аналитический обзор факторов эффективной эксплуатации морского транспорта // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы междунар. науч.-техн. конф. (17-19 октября 2018 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2019. - Ч. 1. - С. 5-9.
