本发明提供一种开放式水下训练模拟系统，包括：水池、支架、导轨、行车装置、水平移动装置、垂直移动装置和训练模拟器；支架设置在水池的四周；导轨的两端固定支架上；行车装置包括：行车和移动横梁；行车在两个轨道上移动；移动横梁固定在行车上，随着行车在水池上方移动；水平移动装置设置在移动横梁上，驱动训练模拟器作平行于移动横梁的移动；垂直移动装置设置在移动横梁的上，带动训练模拟器作升降运动。其优点在于建立一个贴近水下环境的训练系统，还原真实的工作环境，并能保证潜水员的安全。
1.一种开放式水下训练模拟系统，其特征在于，包括：水池、支架、两根导轨、行车装置、水平移动装置、垂直移动装置和训练模拟器；
行车装置包括：行车和移动横梁；行车在两个导轨上移动；移动横梁固定在行车上，随着行车在水池上方移动；
水平移动装置设置在移动横梁上，驱动训练模拟器作平行于移动横梁的移动；
垂直移动装置设置在移动横梁上，带动训练模拟器作升降运动；
显示器显示画面及操作命令，显示的画面以潜水员乘运载工具在海底通过高清摄像头看到的图像为脚本；
操作界面设置在显示器的下方，均为防水按钮；具有前进、后退、上升、下潜、左向移动、右向移动运行方向按钮；操作界面还具有4个速度档位，第1档为慢速档、第2档为中速档、第
2.根据权利要求1所述的开放式水下训练模拟系统，其特征在于：其中，水平移动装置为气缸，气缸的缸体固定在移动横梁上，气缸的活塞端与训练模拟器连接；
3.根据权利要求2所述的开放式水下训练模拟系统，其特征在于：其中，训练模拟器通过水密电缆进行数据传输；
水密电缆配备刚性电缆套对电缆进行保护；刚性电缆套一端穿过移动横梁，与气缸的活塞端连接；刚性电缆套的另一端的水密电缆穿过滑轮。
4.根据权利要求1所述的开放式水下训练模拟系统，其特征在于：还包括保护装置，可以直接绑在受训人员的身上。
5.根据权利要求1所述的开放式水下训练模拟系统，其特征在于：还包括保护控制模块，保护控制模块设定安全距离，当训练模拟器到达水池壁任意一个方位距离为小于设定的安全距离时，紧急制动。
6.根据权利要求1所述的开放式水下训练模拟系统，其特征在于：其中，水池还具有造波器。
7.一种采用如权利要求1至6中任意一项所述的开放式水下训练模拟系统的训练方法，其特征在于：训练模拟器在垂直移动装置的带动下升至水池顶部，在行车装置或水平移动装置的带动下停在水池边，待受训人员进入训练模拟器的站立位；
行车装置和水平移动装置驱动训练模拟器到达正方形水池的中心位置；垂直移动装置将训练模拟器下降至预定深度位置；
训练模拟器的显示器显示画面进行命令发布，受训人员在操作界面上进行操作。
8.根据权利要求7所述的训练方法，其特征在于:其中，操作界面接收的操作指令通过水密电缆传输给系统，系统根据指令控制行车装置、水平移动装置和垂直移动装置移动训练模拟器到达指定位置。
9.根据权利要求7所述的训练方法，其特征在于:其中，垂直移动装置将训练模拟器上升的过程中，设定间隔距离和停留时间。
开放式水下训练模拟系统以及训练方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种水下训练模拟系统以及训练方法，特别涉及一种开放式水下训练模拟系统以及训练方法。
背景技术
[0002] 潜水员在水下试剂操作运载器前，必须经过严格的训练。潜水员的训练不同于一般人员的训练。潜水员要在高强度的水压下，进行作业；不仅如此，需要有强大的心理素质，面对孤独、无援、未知的环境。
[0003] 现有的一些模拟器虽然可以对潜水员进行训练，但是缺乏真实的感官。在海洋实地进行训练，对于初级的潜水员危险性太大，也太受地域限制。如何建立一个贴近水下环境的训练系统，还原真实的工作环境，并能保证潜水员的安全，成为亟需解决的技术问题。
发明内容
[0004] 本发明的目的旨在提供一种开放式水下训练模拟系统以及训练方法，以克服上述现有技术的存在缺陷。
[0005] 本发明提供一种开放式水下训练模拟系统，包括：水池、支架、两根导轨、行车装置、水平移动装置、垂直移动装置和训练模拟器；支架设置在水池的四周；两根导轨的两端固定支架上，且两根导轨相互平行；行车装置包括：行车和移动横梁；行车在两个导轨上移动；移动横梁固定在行车上，随着行车在水池上方移动；水平移动装置设置在移动横梁上，驱动训练模拟器作平行于移动横梁的移动；垂直移动装置设置在移动横梁上，带动训练模拟器作升降运动；训练模拟器具有显示器、操作界面；显示器显示画面及操作命令，显示的画面以潜水员乘运载工具在海底通过高清摄像头看到的图像为脚本；操作界面设置在显示器的下方，均为防水按钮；具有前进、后退、上升、下潜、左向移动、右向移动运行方向按钮；操作界面还具有4个速度档位，第1档为慢速档、第2档为中速档、第3档为高速挡、第4档为全速档。
[0006] 进一步，本发明提供一种开放式水下训练模拟系统，还可以具有这样的特征：水平移动装置为气缸，气缸的缸体固定在移动横梁上，气缸的活塞端与训练模拟器连接；垂直移动装置为滑轮，设置在移动横梁上。
[0007] 进一步，本发明提供一种开放式水下训练模拟系统，还可以具有这样的特征：训练模拟器通过水密电缆进行数据传输；水密电缆配备刚性电缆套711对电缆进行保护；刚性电缆套一端穿过移动横梁，与气缸的活塞端连接；刚性电缆套的另一端的水密电缆穿过滑轮。
[0008] 进一步，本发明提供一种开放式水下训练模拟系统，还可以具有这样的特征：还包括保护装置，可以直接绑在受训人员的身上。
[0009] 进一步，本发明提供一种开放式水下训练模拟系统，还可以具有这样的特征：还包括保护控制模块，保护控制模块设定安全距离，当训练模拟器到达水池壁任意一个方位距离为小于设定的安全距离时，紧急制动。
[0010] 进一步，本发明提供一种开放式水下训练模拟系统，还可以具有这样的特征：水池还具有造波器。
[0011] 另外，本发明提供一种采用上述开放式水下训练模拟系统的训练方法：训练模拟器在垂直移动装置的带动下升至水池顶部，在行车装置或水平移动装置的带动下停在水池边，待受训人员进入训练模拟器的站立位；行车装置和水平移动装置驱动训练模拟器到达正方形水池的中心位置；垂直移动装置将训练模拟器下降至预定深度位置；训练模拟器的显示器显示画面进行命令发布，受训人员在操作界面上进行操作。
[0012] 进一步，本发明提供一种训练方法，还可以具有这样的特征：操作界面接收的操作指令通过水密电缆传输给系统，系统根据指令控制行车装置、水平移动装置和垂直移动装置移动训练模拟器到达指定位置。
[0013] 进一步，本发明提供一种训练方法，还可以具有这样的特征：垂直移动装置将训练模拟器上升的过程中，设定间隔距离和停留时间。
附图说明
[0014] 图1是开放式水下训练模拟系统的主视图。
[0015] 图2是开放式水下训练模拟系统的俯视简图。
[0016] 图3是开放式水下训练模拟系统的左视图。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
[0018] 图1是开放式水下训练模拟系统的主视图。
[0019] 如图1所示，开放式水下训练模拟系统包括：水池100、支架200、两根导轨300、行车装置400、水平移动装置500、垂直移动装置600和训练模拟器700。
[0020] 本实施例中，水池100的边长为40米的正方形，深度也为45米。水池100可以在地表向下挖掘，这样节省水池壁的材料；另外也可以降低支架200的高度，方便对设置在支架上的各个装置的进行安装、操作和维护。
[0021] 图2是开放式水下训练模拟系统的俯视简图。
[0022] 如图2所示，支架200为4根钢柱210，设置在水池100的四周。两根导轨300的两端分别固定在4根钢柱210上，且两根导轨300相互平行。
[0023] 行车装置400包括：两个行车410和移动横梁420。两个行车410分别在两个导轨300上同步移动。移动横梁420的两端分别固定在两个行车410上，随着行车410在水池上方水平地前后移动(以本实施例的图示为例)。本实施例中，两个行车410的车轮411分别由两个同步电机412，同步驱动。当然，也可以采用一个电机同时驱动两个行车410的车轮411，确保两个行车410移动的同步性。
[0024] 水平移动装置500为两个气缸，对称地设置在移动横梁420上。本实施例中，气缸500的缸体固定在移动横梁420的底面。
[0025] 垂直移动装置600为滑轮，设置在移动横梁420的上方。滑轮座固定在移动横梁420的上方。
[0026] 训练模拟器700为外部直径约70厘米的半球体外壳，外壳内密封了专用计算机及其软件系统。半球体外壳主要作用为耐高压和水密，使内部计算机与外界高压水环境隔绝。
[0027] 训练模拟器700通过水密电缆710与系统进行数据传输。水密电缆710配备刚性电缆套711对电缆进行保护。刚性电缆套711为大圆角弯折件，一端穿过移动横梁420，分别与气缸500的活塞端连接。刚性电缆套711另一端的水密电缆710穿过滑轮600后，与系统相连，整个系统进行控制。
[0028] 训练模拟器700具有显示器720、操作界面730和防护栏740。显示器720显示画面及操作命令，显示的画面以潜水员乘运载工具在海底通过高清摄像头看到的图像为脚本，在受训人员操作各种指令时，训练模拟器会根据指令内容调用真实的航行图像，使受训人员真实产生在大海中水下操作运载器的感觉。
[0029] 操作界面730设置在显示器的下方，均为防水按钮；具有前进、后退、上升、下潜、左向移动、右向移动运行方向按钮；还具有速度4个速度档位，第1档为慢速档、第2档为中速档、第3档为高速挡、第4档为为全速档。受训人员根据指令通过训练模拟器上的防水按键进行操作。
[0030] 训练模拟器700具有供受训人员站立的平台，为安全考虑在平台周围具有防护栏740。
[0031] 同样处于安全考虑，开放式水下训练模拟系统还具有保险系统的设置。保险系统分两部分，一部分为硬件的保护装置，另一部分为软件的保护控制模块。保护装置800为保险带，可以直接绑在受训人员的身上。在开放式水下训练模拟系统故障或者受训人员突发意外的情况下，可以之间将受训人员拉上来。保护控制模块设定安全距离，本实施例中设定安全距离为5米，也就是说在训练模拟器到达水池壁任意一个方位距离为5米时，紧急制动，强行停止各驱动部件的运行。
[0032] 为了模拟训练更加逼真，在水池100中设置造波器，将水池里的水流动起来，并形成一定的波浪，使受训人员更有真实感。
[0033] 开放式水下训练模拟系统的训练方法：
[0034] 在水池中注入需要深度的水量。
[0035] 训练模拟器在垂直移动装置的带动下升至水池顶部，在行车装置或水平移动装置的带动下停在水池边，待受训人员进入训练模拟器的站立位，绑好保险带。
[0036] 行车装置和水平移动装置驱动训练模拟器到达正方形水池的中心位置；垂直移动装置将训练模拟器下降至预定深度位置。
[0037] 训练模拟器的显示器显示画面进行命令发布，受训人员在操作界面上进行操作，操作指令通过水密电缆传输给系统，系统根据指令控制行车装置、水平移动装置和垂直移动装置移动训练模拟器到达指定位置。
[0038] 当然，训练模拟器的操作界面的指令可以不进行传输，只在显示器上模拟出操作指令，对于初级受训者比较合适。
[0039] 当训练模拟器在预定深度位置停留时间到达设定的训练时间，垂直移动装置600将训练模拟器上升。
[0040] 如果训练的深度较深，考虑到受训者突然上升至水面会有不适感，垂直移动装置将训练模拟器上升的过程中，设定间隔距离和停留时间。如：从40米每上升10米，停留20分钟时间，直至离开水面。
[0041] 受训人员的选拔方法
[0042] 本模拟器主要通过模拟潜水员在水下实际操作运载器的过程，达到训练水下实操的目的。并通过不同人员、不同水深、不同操作时间的训练，对受训人员结束操作后尚具备的作业能力进行评估。采用评估手段主要有体能评价、视觉感知能力和听觉感知能力评价、疲劳程度评价等，最终得出符合大部分人员水下作业需求的合理的水下操作时间，以保证人员在操作结束后尚具备一定的工作能力。
[0043] 试验结果
[0044] 实验对约10名人员在不同深度时，保证水下操作模拟后仍具备工作能力的合理操作时间进行了统计。
[0045]
[0046] 由上述表格可以看出，有些人员在不同深度的工作时间比较稳定，有些人员随着深度变化，工作时间大幅度地减少。我们可以根据训练的数据，针对性地选拔特定人员完成。
