航空操控面板組件在氣墊船上的應用研究

龐景昊

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海 200011）

航空操控面板組件在氣墊船上的應用研究

龐景昊

（中國船舶及海洋工程設計研究院 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，對駕控臺上各控制面板進行集成優(yōu)化，使其能更合理地利用空間。在有限空間內實現(xiàn)駕控臺各面板夜間顯示、集中調光、集中試燈、集中報警等功能，并統(tǒng)一外形及顯示方式，以達到優(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發(fā)展方向進行探索和嘗試。

航空操控面板組件；導光板；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，氣墊船上的駕控臺集中了全船的主要操控設備，是全船運行、控制的核心區(qū)域，但空間十分有限。通過對各面板的統(tǒng)籌設計，采用航空操控面板組件，以達到優(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，并設有夜間顯示及集中報警、調光和試燈功能，可滿足不同環(huán)境下的使用需求。

1 航空操控面板組件簡介

1.1 組 成

航空操控面板組件是布置在各型飛機駕駛室及客（貨）艙內的各類控制界面及調光系統(tǒng)的統(tǒng)稱。通常由開關、信號燈、各類儀表、旋鈕、導光板、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)一標準、統(tǒng)一管理的控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)人機交互，控制包括調光系統(tǒng)在內的機上設備，接收各種告警、提示、指示等信息。

1.2 導光板照明

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

1.3 導光板亮度調節(jié)方式

導光板亮度調節(jié)主要指為保持駕駛室內照明環(huán)境舒適，導光板照明亮度隨著駕駛室環(huán)境光的變化作出相應調節(jié)。現(xiàn)有導光板照明亮度調節(jié)主要分為手動調光和自動調光。手動調光由駕駛員手動調節(jié)控制盒上的亮度調節(jié)旋鈕來改變導光板照明亮度，以滿足人員觀看需要。自動調光則當自然光變化時，調光系統(tǒng)實時監(jiān)測駕駛室內自然光變化，并根據(jù)自然光變化自動調整導光板照明亮度，從而改善駕駛室照明環(huán)境［4］。

2 與常規(guī)船用面板設計上的區(qū)別

航空操控面板組件與傳統(tǒng)船用面板在設計過程、設計方式等方面均有較大區(qū)別，不同于常規(guī)船用面板的設計理念。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)船用面板設計

常規(guī)船用面板在設計、生產理念上通常由總體所提出技術要求，各設備承制單位進行獨立設計、生產、供貨；因此，面板上的信號燈、按鈕、開關等元器件設計風格迥異，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燈的亮度調節(jié)，不能實現(xiàn)面板上字符的照明顯示及調節(jié)。各面板之間相互獨立，一般不能實現(xiàn)集中報警、消音、調光、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，對于氣墊船這種高速船可能會使駕駛員分心，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計特點

航空操控面板組件通常由總體所提出技術要求，由某一指定單位進行統(tǒng)一設計、生產、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各面板外觀、安裝方式、操作方式的一致性。在設計時考慮了所有面板的集中報警、消音、調光、試燈等功能，便于駕駛員的集中監(jiān)測與控制，在滿足功能、性能的同時，注重了人機功效的設計。該設計、生產理念在航空領域較普遍，整個制造與管理過程也較成熟。

3 在氣墊船上的應用

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，故對某型氣墊船駕控臺面板進行集成優(yōu)化設計。鑒于航空操控面板組件在集中顯示、控制、報警方面使用較為普遍，技術較為成熟，元器件設計、選型具有一套完整的體系，因此，決定參考航空設計理念，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)籌設計

根據(jù)使用及操控功能，對駕控臺各面板統(tǒng)一的技術要求，進行統(tǒng)籌設計，對各信號燈、按鈕、儀表等統(tǒng)一選型，并指定相應廠家統(tǒng)一生產，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）改變原船上信號燈的形式，統(tǒng)一采用航空通用的顯示方式，即隱藏顯示方式。當該指令未響應時，文字信號燈基本與面板同色；當響應時，文字信號燈發(fā)亮，與面板對比鮮明，駕駛員容易識別。

（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。按鈕上的字符平時呈白色，夜間可通過導光板對其輔助照明。

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

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

（5）對所有鍵盤及軌跡球進行優(yōu)化，采用導光板來實現(xiàn)夜間使用需要。

（6）駕控臺上設集中報警功能，對各面板報警信號統(tǒng)一監(jiān)測，可實現(xiàn)在同一區(qū)域觀測到各面板的報警信號，并具備集中聲光報警及消音功能。

（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，在駕控臺上僅設一個試燈按鈕便可實現(xiàn)對所有面板進行試燈功能檢查。

（8）對駕控臺上各面板進行亮度統(tǒng)一調節(jié)設計，可在控制板上實現(xiàn)導光板及信號燈的亮度調節(jié)。

3.2 集中報警功能設計

實現(xiàn)駕駛室集中聲光報警功能。當船上某區(qū)域發(fā)生故障報警時，集中報警控制面板上的蜂鳴器發(fā)出聲響，面板上相對應的報警信號燈發(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，信號燈變?yōu)榧t色長亮；故障消除后，警報解除，信號燈熄滅。通過集中報警功能的設計，駕駛員可快速、準確判斷報警區(qū)域并采取措施，提高航行安全性。圖1為集中報警電路框圖。

圖1 集中報警電路框圖

3.3 集中調光控制設計

夜間顯示主要包括兩點：一是對面板字符及按鍵字符進行亮度的連續(xù)調節(jié)；二是對信號燈、按鍵指示燈的亮度兩檔切換。

該氣墊船由于空間及質量限制，采用手動調光的方式對導光板亮度進行調節(jié)。導光板照明亮度調節(jié)由帶開關的電位器控制，按臺面區(qū)域分成左臺、中臺、右臺進行調光，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。信號燈亮度分為“日”、“夜”兩種狀態(tài)，由“日夜”開關控制，以達到對其亮度的調節(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，符合人機功效。該調節(jié)方式一方面解決了夜間信號燈過亮的問題，以滿足夜間顯示需要；另一方面，兩檔調節(jié)方式有效控制了信號燈的亮度，便于駕駛員發(fā)現(xiàn)。調光控制電路的交聯(lián)框圖如圖2所示。

圖2 調光控制電路的交聯(lián)框圖

3.4 操控面板組件實物

參見圖3-圖7。

圖3 調光控制板

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 論

通過在氣墊船上全面采用航空操控面板組件，使駕控臺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，受質量及尺寸限制，航空的很多先進技術尚未采用。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、成熟的技術將運用于氣墊船乃至常規(guī)船。

［1］ 曾慶兵，冉劍，徐捷. 飛機導光板照明亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計［J］. 照明工程學報，2013（1）：106-110.

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

［3］ 李倩. LED調光控制技術在飛機導光板照明中的應用［J］. 測控技術，2010（11）：106-111.

［4］ 楊英萍. 飛機導光板照明亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計思考［J］. 通訊世界，2013（15）：13-14.

［5］ 王兆安，劉進軍. 電力電子技術［M］. 第5版. 北京：機械工業(yè)出版社，2009.

［6］ 趙光宙. 信號分析與處理［M］. 第2版. 北京：機械工業(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：船舶電氣設計。