【潜伏】潜艇鱼雷等效模拟器的研制与应用

摘 要 根据艇员鱼雷发射训练和鱼雷发控系统修后检测的需要，确定了鱼雷等效模拟器的设计方案，介绍了其工作原理及软件设计思想，给出了实验室试验系统的组成。试验结果表明，软硬件指标均可达到设计要求，可作为一般鱼雷模拟器的替换产品。 中国论文网 https://www.xzbu.com/8/view-11505058.htm　　关键词 鱼雷；模拟器；通讯；检测
　　中图分类号 TN919.5 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）147-0150-01
　　1 概述
　　目前，为使潜艇部队尽快掌握新装备的操作使用方法，潜艇上装备有鱼雷训练模拟器，但在演习和训练中发现，目前的鱼雷模拟器无法显示发射控制训练的实际过程和发射控制设备的实际工作状态，这不利于艇员真正掌握设备的操作使用，也无法保证发射控制设备的带载能力和技术指标达到实战要求。为确保艇上系统正常工作，检测和验证鱼雷发射控制设备及线路在检修和等级修理后是否满足技术要求，应加快该系统自动检测设备的研制，实现快速保障。
　　2 等效模拟器的设计
　　2.1 等效模拟器的功能要求
　　为了提高潜艇部队新装备训练水平和武器装备机动保障能力，确定模拟器的功能要求如下：一是软、硬件接口尽可能多地适应现役的多种型号潜艇；二是等效模拟多型负载，预留软硬件的接口；三是模拟器可实现对鱼雷武器通道的检测与标定，能对系统进行联动检查、调试，并进行故障诊断；四是自动化程度高、操作程序简单、操作人员劳动强度低、测试时间短。
　　2.2 等效模拟器的硬件组成
　　基于简单、可靠及使用方便的设计原则，等效模拟器采用分体式结构，其硬件部分主要由嵌入式工业控制计算机、数据采集板、串口扩展板、模拟负载、模拟量输入电路、开关量输入/输出转换电路、线导电子装置、电源等组成。
　　1）主控计算机。工控机选用嵌入式PC104总线计算机，其特点是无硬盘无风扇、体积小、重量轻、工作稳定可靠，可与数据采集、信号调理、直流电源等电路合并到一个机箱中。工控机有4个高速RS-232串口，分别用于发控仪设定通道的数据通讯，线导装置的设定及遥测遥控数据通讯、触屏信号接收。
　　2）等效负载、信号调理与信号采集电路。根据所要模拟鱼雷的负载情况，采用不同的电阻负载等效模拟鱼雷的控制系统、陀螺组件、内注液及电解液加温负载。其功能是当选择不同雷种时，自动将等效负载接入，测量该雷的每个等效负载的电流和电压值。
　　3）线导调制解调装置。线导通讯装置用于与艇上线导调制解调装置配合，实现遥控遥测过程的模拟。
　　2.3 等效模拟器的软件部分
　　目标机的操作系统选用Windows CE.NET4.0，它具有标准 Windows界面，拥有多种操作环境。应用软件用Embedded Visual C++开发。包括：鱼雷的模拟等功能。当遥控遥测通道监听时间到时，检查接收缓冲区内是否有数据，若无数据，程序返回；若程序判定有接收数据发来，为确保按照既定协议接收到一组完整的信息，程序中设置的计时器需要延时5s左右再次检测接收到的数据信息，接收到后将数据保存，同时将第一次未判定的信息和第二次存储信息合并处理。然后判定两次接收数据首位字符是否是通讯标志信息，如果是通讯标志信息则转入下步操作。
　　3 实验室试验
　　模拟器实验室调试系统，由发控仪通讯模拟计算机、专用电源、艇上调制解调器等组成。发控仪模拟计算机中插有DI/O板和串口扩展板，DI/O板用于控制三组鱼雷专用电源的适时通断，串口扩展板用于设定鱼雷参数。发控仪通讯模拟计算机中的调试软件采用的是Visual Studio.NET下的C#开发语言。
　　为了准确地模拟鱼雷发控仪的工作过程，在程序中使用了许多时钟控件来精确定时发控仪的工作频率，准确控制发控仪的工作时序；数据输入程序具有输入数据合法性检查功能。为了使软件的使用更人性化，在每个功能键上添加了工具提示帮助来指导使用者正确使用各个功能键；在各个子界面的下端增加了状态栏，当鼠标滑过任意一个需要输入数据的文本框时，状态栏内会给出相应位置允许输入数据的范围；在每个功能按钮旁都添加了指示灯，指示其工作状态。
　　3.1 等效负载及其控制、测量部分实验
　　该项试验包括雷种选择、控制逻辑关系检查试验、电压电流测量精度检查、按要求时间通电检查等。各种鱼雷的负载承受着多路很大的电流，有的负载瞬时供电达到30A，在正常工作时必然产生很大的热量，集成为一体的模拟器如何更好散热，是总体设计时考虑的重要问题之一。试验表明雷种选择和控制逻辑关系正确，电压电流测量精度符合设计要求。
　　3.2 联调试验
　　对接试验的主要目的是检验三部分的硬件安装匹配性、软件通信的正确性等，由于硬件在设计时已充分考虑到匹配性能。所以该项试验的主要内容即为检验软件通信的正确性，主要包括：工控机与等效负载及其控制、测量部分联调试验；工控机与调制解调装置的联调试验等。经联调试验可知，模拟器的各项功能和性能指标均达到了设计要求。
　　4 结论
　　鱼雷等效模拟器具有鱼雷的设定数据和遥测遥控数据通讯功能、各种数据和参数的显示功能、等效负载的模拟功能，能够检查鱼雷发控通道工作状态进而判断其是否满足战备要求，实现了战备训练和联调保障设备的一体化。该项目的关键技术是多串口编程时统技术、单通道屏蔽与光电隔离相结合的抗干扰技术、WDT复位技术等。同时，解决了等效弹道模型建立、多串口通讯时统及软件安全与稳定的技术难点。
　　鱼雷等效模拟器既解决了潜艇部队在没有战雷的情况下进行仿真发射操作训练，又为鱼雷发控设备修理后的技术检查提供了必要途径。加速了新装备战斗力和快速保障能力的提高。该设备大大降低实装训练的成本，同时又具有显著的经济效益。根据不同艇型的特殊情况，对该模拟器的适应性修改可应用于其他潜艇，所以其具有较广的推广前景。
　　参考文献
　　[1]东方人华.Visual C#.NET Web应用程序入门与提高[M].北京：清华大学出版社，2005.
　　[2]李佳，付强，丁宁.C#开发技术大全[M].北京：清华大学出版社，2009.
　　[3]王锦标.计算机控制系统[M].北京：清华大学出版社，2009.

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