龐景昊

（中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海 200011）

航空操控面板組件在氣墊船上的應(yīng)用研究

龐景昊

（中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海 200011）

由于氣墊船船型較小、空間有限，通過采用航空操控面板組件，對(duì)駕控臺(tái)上各控制面板進(jìn)行集成優(yōu)化，使其能更合理地利用空間。在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)駕控臺(tái)各面板夜間顯示、集中調(diào)光、集中試燈、集中報(bào)警等功能，并統(tǒng)一外形及顯示方式，以達(dá)到優(yōu)化各面板顯示及操作方式，改善駕駛員的操縱使用界面。該面板首次在氣墊船上使用，為氣墊船控制面板的未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行探索和嘗試。

航空操控面板組件；導(dǎo)光板；夜間顯示；氣墊船

引 言

氣墊船是一種特殊的高性能船舶，在研制過程中與常規(guī)船有很大的區(qū)別。通常，氣墊船上的駕控臺(tái)集中了全船的主要操控設(shè)備，是全船運(yùn)行、控制的核心區(qū)域，但空間十分有限。通過對(duì)各面板的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，采用航空操控面板組件，以達(dá)到優(yōu)化各面板顯示及操作方式，使其能更合理利用空間，改善駕駛員的操縱使用界面，并設(shè)有夜間顯示及集中報(bào)警、調(diào)光和試燈功能，可滿足不同環(huán)境下的使用需求。

1 航空操控面板組件簡(jiǎn)介

1.1 組 成

航空操控面板組件是布置在各型飛機(jī)駕駛室及客（貨）艙內(nèi)的各類控制界面及調(diào)光系統(tǒng)的統(tǒng)稱。通常由開關(guān)、信號(hào)燈、各類儀表、旋鈕、導(dǎo)光板、安裝板、插座等組成，各類元器件按功能要求集成在操縱界面上，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一管理的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，控制包括調(diào)光系統(tǒng)在內(nèi)的機(jī)上設(shè)備，接收各種告警、提示、指示等信息。

1.2 導(dǎo)光板照明

導(dǎo)光板是一種有機(jī)玻璃板，表面涂有漫反射涂層，光源嵌在有機(jī)玻璃板內(nèi)，通過光線在有機(jī)玻璃內(nèi)傳遞并照明導(dǎo)光板上的標(biāo)記［1］。使用這種照明方式，無(wú)論是在白天還是黑夜，導(dǎo)光板上的標(biāo)記都是清晰可見的，能將導(dǎo)光板上的信息準(zhǔn)確顯示給飛行員［2］。導(dǎo)光板不通電時(shí)，標(biāo)記呈白色，通電時(shí)則顯示所要求的顏色，以實(shí)現(xiàn)各字符、線條、圖形在夜間顯示的需要［3］。

1.3 導(dǎo)光板亮度調(diào)節(jié)方式

導(dǎo)光板亮度調(diào)節(jié)主要指為保持駕駛室內(nèi)照明環(huán)境舒適，導(dǎo)光板照明亮度隨著駕駛室環(huán)境光的變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié)。現(xiàn)有導(dǎo)光板照明亮度調(diào)節(jié)主要分為手動(dòng)調(diào)光和自動(dòng)調(diào)光。手動(dòng)調(diào)光由駕駛員手動(dòng)調(diào)節(jié)控制盒上的亮度調(diào)節(jié)旋鈕來(lái)改變導(dǎo)光板照明亮度，以滿足人員觀看需要。自動(dòng)調(diào)光則當(dāng)自然光變化時(shí)，調(diào)光系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛室內(nèi)自然光變化，并根據(jù)自然光變化自動(dòng)調(diào)整導(dǎo)光板照明亮度，從而改善駕駛室照明環(huán)境［4］。

2 與常規(guī)船用面板設(shè)計(jì)上的區(qū)別

航空操控面板組件與傳統(tǒng)船用面板在設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)方式等方面均有較大區(qū)別，不同于常規(guī)船用面板的設(shè)計(jì)理念。參見表1。

表1 航空操控面板組件與傳統(tǒng)船用面板主要區(qū)別

2.1 常規(guī)船用面板設(shè)計(jì)

常規(guī)船用面板在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)理念上通常由總體所提出技術(shù)要求，各設(shè)備承制單位進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、供貨；因此，面板上的信號(hào)燈、按鈕、開關(guān)等元器件設(shè)計(jì)風(fēng)格迥異，面板顏色參差不齊，布局較為零散，且通常面板僅僅具備信號(hào)燈的亮度調(diào)節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)面板上字符的照明顯示及調(diào)節(jié)。各面板之間相互獨(dú)立，一般不能實(shí)現(xiàn)集中報(bào)警、消音、調(diào)光、試燈等功能，需在各面板上分別操作，增加了駕駛員的工作量，對(duì)于氣墊船這種高速船可能會(huì)使駕駛員分心，不利于船的操控，存在安全隱患。

2.2 航空操控面板組件的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

航空操控面板組件通常由總體所提出技術(shù)要求，由某一指定單位進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、供貨，選用相同的元器件及顯示方式，因此裝配后能保證駕駛室內(nèi)各面板外觀、安裝方式、操作方式的一致性。在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了所有面板的集中報(bào)警、消音、調(diào)光、試燈等功能，便于駕駛員的集中監(jiān)測(cè)與控制，在滿足功能、性能的同時(shí)，注重了人機(jī)功效的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)、生產(chǎn)理念在航空領(lǐng)域較普遍，整個(gè)制造與管理過程也較成熟。

3 在氣墊船上的應(yīng)用

為滿足氣墊船在不同環(huán)境下的使用需要，改善駕駛員操縱使用方式，故對(duì)某型氣墊船駕控臺(tái)面板進(jìn)行集成優(yōu)化設(shè)計(jì)。鑒于航空操控面板組件在集中顯示、控制、報(bào)警方面使用較為普遍，技術(shù)較為成熟，元器件設(shè)計(jì)、選型具有一套完整的體系，因此，決定參考航空設(shè)計(jì)理念，首次在氣墊船上大規(guī)模采用航空操縱組件。

3.1 控制面板組件的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)

根據(jù)使用及操控功能，對(duì)駕控臺(tái)各面板統(tǒng)一的技術(shù)要求，進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，對(duì)各信號(hào)燈、按鈕、儀表等統(tǒng)一選型，并指定相應(yīng)廠家統(tǒng)一生產(chǎn)，在不改變各面板原有功能的前提下，優(yōu)化了各面板的外觀及操控方式。主要優(yōu)化方面如下：

（1）改變?cè)闲盘?hào)燈的形式，統(tǒng)一采用航空通用的顯示方式，即隱藏顯示方式。當(dāng)該指令未響應(yīng)時(shí)，文字信號(hào)燈基本與面板同色；當(dāng)響應(yīng)時(shí)，文字信號(hào)燈發(fā)亮，與面板對(duì)比鮮明，駕駛員容易識(shí)別。

（2）統(tǒng)一選用方形按鈕，且考慮操作人員使用的舒適性，按鈕尺寸統(tǒng)一為15 mm×15 mm。按鈕上的字符平時(shí)呈白色，夜間可通過導(dǎo)光板對(duì)其輔助照明。

（3）帶燈按鈕的外形將與非帶燈按鈕統(tǒng)一，僅在常規(guī)按鈕的基礎(chǔ)上加入直徑3 mm的信號(hào)燈，按鈕上的字符呈白色，夜間可通過導(dǎo)光板對(duì)其輔助照明。

（4）統(tǒng)一選用外形尺寸一致且?guī)П彻庹彰鞯膬x表，夜間可實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)。

（5）對(duì)所有鍵盤及軌跡球進(jìn)行優(yōu)化，采用導(dǎo)光板來(lái)實(shí)現(xiàn)夜間使用需要。

（6）駕控臺(tái)上設(shè)集中報(bào)警功能，對(duì)各面板報(bào)警信號(hào)統(tǒng)一監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)在同一區(qū)域觀測(cè)到各面板的報(bào)警信號(hào)，并具備集中聲光報(bào)警及消音功能。

（7）改變常規(guī)船各面板自帶試燈功能的方式，將各面板的試燈功能集中，在駕控臺(tái)上僅設(shè)一個(gè)試燈按鈕便可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有面板進(jìn)行試燈功能檢查。

（8）對(duì)駕控臺(tái)上各面板進(jìn)行亮度統(tǒng)一調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，可在控制板上實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板及信號(hào)燈的亮度調(diào)節(jié)。

3.2 集中報(bào)警功能設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)駕駛室集中聲光報(bào)警功能。當(dāng)船上某區(qū)域發(fā)生故障報(bào)警時(shí)，集中報(bào)警控制面板上的蜂鳴器發(fā)出聲響，面板上相對(duì)應(yīng)的報(bào)警信號(hào)燈發(fā)出紅色閃爍，提示該區(qū)域有故障。按壓面板上的消音按鈕，蜂鳴器停止，信號(hào)燈變?yōu)榧t色長(zhǎng)亮；故障消除后，警報(bào)解除，信號(hào)燈熄滅。通過集中報(bào)警功能的設(shè)計(jì)，駕駛員可快速、準(zhǔn)確判斷報(bào)警區(qū)域并采取措施，提高航行安全性。圖1為集中報(bào)警電路框圖。

圖1 集中報(bào)警電路框圖

3.3 集中調(diào)光控制設(shè)計(jì)

夜間顯示主要包括兩點(diǎn)：一是對(duì)面板字符及按鍵字符進(jìn)行亮度的連續(xù)調(diào)節(jié)；二是對(duì)信號(hào)燈、按鍵指示燈的亮度兩檔切換。

該氣墊船由于空間及質(zhì)量限制，采用手動(dòng)調(diào)光的方式對(duì)導(dǎo)光板亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。導(dǎo)光板照明亮度調(diào)節(jié)由帶開關(guān)的電位器控制，按臺(tái)面區(qū)域分成左臺(tái)、中臺(tái)、右臺(tái)進(jìn)行調(diào)光，提高面板在不同光線環(huán)境下的可視性，改善駕駛員操縱舒適性，以滿足夜間使用需要。信號(hào)燈亮度分為“日”、“夜”兩種狀態(tài)，由“日夜”開關(guān)控制，以達(dá)到對(duì)其亮度的調(diào)節(jié)，滿足在不同工作環(huán)境下的使用需要，降低駕駛員視覺疲勞，符合人機(jī)功效。該調(diào)節(jié)方式一方面解決了夜間信號(hào)燈過亮的問題，以滿足夜間顯示需要；另一方面，兩檔調(diào)節(jié)方式有效控制了信號(hào)燈的亮度，便于駕駛員發(fā)現(xiàn)。調(diào)光控制電路的交聯(lián)框圖如圖2所示。

圖2 調(diào)光控制電路的交聯(lián)框圖

3.4 操控面板組件實(shí)物

參見圖3-圖7。

圖3 調(diào)光控制板

圖4 鍵盤

圖5 電加熱玻璃控制板

圖6 探照燈控制板

圖7 刮水器控制板

4 結(jié) 論

通過在氣墊船上全面采用航空操控面板組件，使駕控臺(tái)上各面板外觀及操縱顯示方式獲得統(tǒng)一，有效改善了駕駛員的使用操作界面，滿足氣墊船在不同環(huán)境下的使用需要。

由于首次在氣墊船上采用航空操控面板組件，受質(zhì)量及尺寸限制，航空的很多先進(jìn)技術(shù)尚未采用。隨著航空行業(yè)與船舶行業(yè)聯(lián)系更加緊密，航空方面更多先進(jìn)、成熟的技術(shù)將運(yùn)用于氣墊船乃至常規(guī)船。

［1］ 曾慶兵，冉劍，徐捷. 飛機(jī)導(dǎo)光板照明亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］. 照明工程學(xué)報(bào)，2013（1）：106-110.

［2］ 陳方虎，岳紅萍. 飛機(jī)座艙導(dǎo)光板照明［J］. 電子機(jī)械工程，2004（4）：12-14.

［3］ 李倩. LED調(diào)光控制技術(shù)在飛機(jī)導(dǎo)光板照明中的應(yīng)用［J］. 測(cè)控技術(shù)，2010（11）：106-111.

［4］ 楊英萍. 飛機(jī)導(dǎo)光板照明亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思考［J］. 通訊世界，2013（15）：13-14.

［5］ 王兆安，劉進(jìn)軍. 電力電子技術(shù)［M］. 第5版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［6］ 趙光宙. 信號(hào)分析與處理［M］. 第2版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

Application of aviation control panel assembly on hovercraft

PANG Jing-hao
(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)

Hovercraft is rather small in space. The aviation control panel assembly is used for the integration optimization of the control panels on the wheelhouse control console to obtain more reasonable space. Thus each control panel can accomplish the functions of night display， concentrated luminance adjust， concentrated light check， concentrated alarming in the limited space. The confi guration and display mode of each panel are uniformed to optimize its display and operation and to improve the maneuvering control interface for steersmen. The fi rst application of the aviation control panel assembly on the hovercraft can be an exploration and attempt to develop its application on the hovercraft in the future.

aviation control panel assembly； light plate； night display； hovercraft

U666.15

A

1001-9855（2015）06-0068-05

2015-05-11；

2015-07-04

龐景昊（1986- ），男，工程師，研究方向：船舶電氣設(shè)計(jì)。