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引信是彈藥的起爆控制系統(tǒng),被喻為“彈藥的大腦”、“彈藥之魂”,在武器系統(tǒng)中占有非常重要的地位和作用。引信一方面要在恰當(dāng)?shù)臅r間,恰當(dāng)?shù)牡攸c,以及可靠的情況下完全起爆彈藥,另一方面要確保彈藥勤務(wù)處理和射擊使用的安全,是確保彈藥“安全”、“可靠”的關(guān)鍵,處于武器系統(tǒng)終端毀傷“生與死”對抗的第一線。由于引信在武器系統(tǒng)中地位重要,作用特殊,安全性要求高,以及本身結(jié)構(gòu)原理、操作使用、技術(shù)保障的復(fù)雜性,引信教學(xué)、訓(xùn)練、使用等問題在部隊一直備受關(guān)注。針對彈藥引信裝備自身的易燃、易爆,安全要求高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,原理抽象,尺寸配合精度高,動作過程瞬態(tài),運動過程相互關(guān)聯(lián)等特點,為解決彈藥引信教學(xué)中高危操作不可及,作用過程不可逆,實裝教學(xué)風(fēng)險大等問題,運用虛擬現(xiàn)實、多媒體等現(xiàn)代信息化技術(shù),開發(fā)了該引信系列多媒體教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng),實現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)可視化,抽象原理形象化,瞬態(tài)不可逆作用過程復(fù)現(xiàn),燃燒爆炸風(fēng)險消除,創(chuàng)新了彈藥引信裝備教學(xué)手段,有力促進了裝備信息化教學(xué)改革。該系統(tǒng)手段豐富,技術(shù)先進,實用性強,應(yīng)用面廣,在院校和部隊的教學(xué)實踐中取得了顯著成效。
(一)設(shè)計與開發(fā)思路
立足部隊彈藥崗位實際需求,著眼培養(yǎng)“精技術(shù)、會管理、能指揮”的高素質(zhì)新型彈藥人才,秉持“打牢知識基礎(chǔ)、強化實踐能力、培育創(chuàng)新精神”的育人宗旨,以“功能完善、水平先進、特色鮮明、應(yīng)用面廣”為目標(biāo),按照“精通一型,旁通一類,兼顧系統(tǒng)”思路,分析論證引信系列多媒體教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)總體技術(shù)方案,詳細設(shè)計系統(tǒng)內(nèi)容與功能,在消化吸收調(diào)研搜集整理引信設(shè)計圖紙等技術(shù)資料的基礎(chǔ)上,利用建模軟件完成引信零部件三維實體建模,打好三維實體建?;A(chǔ),做好各階段實施質(zhì)量與檢查評估,注重實際應(yīng)用效果,抓本質(zhì),抓規(guī)律,抓特點,創(chuàng)新教學(xué)方法手段,為探索裝備構(gòu)造原理課程教學(xué)改革做出有益嘗試。
(二)開發(fā)過程
1.調(diào)研論證。
結(jié)合彈藥專業(yè)課程教學(xué)和部隊彈藥崗位實際需求,到兵器工業(yè)部門、部隊、軍隊院校等單位調(diào)研,確保獲得設(shè)計生產(chǎn)圖紙、技術(shù)說明書、研制工作總結(jié)、管理使用等第一手資料,選定火箭炮、榴彈炮、加農(nóng)炮、加榴炮、坦克炮、高炮等彈藥配用的典型引信,確定引信多媒體教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)內(nèi)容與功能,成立引信多媒體教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)編制組和評審組。
2.三維建模。
利用Solidworks建模軟件對引信的零部件進行三維實體建模,組裝成裝配體,組織專家對引信零部件、裝配體三維實體模型進行檢查評審,根據(jù)提出的改進意見和建議,及時對引信三維模型進行修改和完善。
3.系統(tǒng)開發(fā)與完善。
編制組根據(jù)修改完善的引信系列多媒體教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)腳本,利用多種多媒體開發(fā)軟件,制作完成引信結(jié)構(gòu)原理動畫,作用過程動畫,拆裝分解動畫,相關(guān)配音處理,多媒體教材合成,虛擬現(xiàn)實合成等工作,完成引信系列多媒體教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)初稿,經(jīng)過試用,專家評審和修改完善后形成終稿。
(三)系統(tǒng)組成
引信系列多媒體教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)由多媒體教學(xué)課件和虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練系統(tǒng)兩大部分組成。多媒體教學(xué)課件包括:引信配用彈種、主要諸元與配套火工品、構(gòu)造、作用過程、使用說明與注意事項、設(shè)計思想總結(jié)、思考題、附件等模塊。虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練系統(tǒng)包括:引信構(gòu)造教學(xué)、系統(tǒng)運行設(shè)置、動作視圖、分解視圖、虛擬現(xiàn)實操作訓(xùn)練等模塊。
(四)系統(tǒng)功能
1.教學(xué)及演示功能。
該系統(tǒng)針對彈藥引信裝備自身的易燃、易爆,安全要求高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,原理抽象,尺寸配合精度高,動作過程瞬態(tài),運動過程相互關(guān)聯(lián)等特點,通過文字、圖片、視頻、動畫等多種技術(shù),對系列引信的配用,結(jié)構(gòu)組成,工作原理,作用過程,射擊使用,分解檢測等內(nèi)容進行教學(xué)和演示,能夠三維、立體、實時、動態(tài)地演示復(fù)雜引信結(jié)構(gòu)原理,瞬態(tài)作用過程,苛刻作用環(huán)境條件等,解決了彈藥引信教學(xué)中高危操作不可及,作用過程不可逆,實裝教學(xué)風(fēng)險大等問題,從而大大提高了引信知識的學(xué)習(xí)效果。
2.虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練功能。
該系統(tǒng)針對部隊彈藥崗位對引信教學(xué)訓(xùn)練的實際需求,采用Solidworks、3Dmax、Maya、Virtools等軟件開發(fā)了虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練系統(tǒng),增強了互動性,通過逼真的實際操作,將引信拆裝的過程進行演示,并且可以通過透視圖,隱藏視圖和爆炸視圖增強學(xué)習(xí)效果,加深了學(xué)員對引信結(jié)構(gòu)、裝配關(guān)系、工作原理、作用過程的認知和理解,為掌握分解檢查,分解后引信機構(gòu)的性能實驗,銷毀處理等操作奠定訓(xùn)練基礎(chǔ),探索了彈藥引信裝備教學(xué)的新路子,在教學(xué)實踐中取得了顯著成效。
3.考核評估功能。
考核評估模塊主要包括試題考核和虛擬拆裝練習(xí)考核兩部分,學(xué)員可利用其進行學(xué)習(xí)效果的自我測試考核,隨時掌握自己的學(xué)習(xí)情況,同時也可加深學(xué)員對學(xué)習(xí)內(nèi)容的記憶,查找自身薄弱環(huán)節(jié),鞏固訓(xùn)練效果,提高教學(xué)訓(xùn)練水平。
二、實踐應(yīng)用
(一)學(xué)院教學(xué)實踐應(yīng)用
由于引信在彈藥和武器系統(tǒng)中的重要地位和作用,該成果在學(xué)院的教學(xué)實踐中得到了廣泛應(yīng)用。該成果應(yīng)用于學(xué)院直通車、國防生、研究生、輪訓(xùn)、短訓(xùn)、外訓(xùn)等有關(guān)專業(yè)和課程的教學(xué)中,包括《彈藥學(xué)》、《彈藥系統(tǒng)分析與設(shè)計》、《彈藥構(gòu)造與作用》、《彈藥技術(shù)與安全管理》等課程。該成果能夠三維、立體、實時、動態(tài)地演示復(fù)雜引信結(jié)構(gòu)原理,瞬態(tài)作用過程、虛擬分解結(jié)合、苛刻作用環(huán)境條件等,提高了學(xué)員學(xué)習(xí)興趣和效果,增強了互動性,對培養(yǎng)學(xué)員掌握知識能力,應(yīng)用動手能力,獨立思考能力,綜合設(shè)計能力,創(chuàng)新思維能力具有重要作用,在教學(xué)實踐中取得了顯著成效,提高了教學(xué)質(zhì)量和水平。
(二)軍隊院校彈藥專業(yè)教學(xué)應(yīng)用
該系統(tǒng)應(yīng)用于相關(guān)軍隊院校彈藥專業(yè)教學(xué)實踐中,主要應(yīng)用對象為彈藥檢測、修理、處廢、倉儲專業(yè)的學(xué)員,成果應(yīng)用效果如下:一是該系統(tǒng)創(chuàng)新了引信課程的教學(xué)方法和手段,解決了引信實裝無法直接用于教學(xué),實物模型尺寸小,結(jié)構(gòu)原理難理解,作用過程不直觀的難題;二是該系統(tǒng)可應(yīng)用于彈藥儲存、使用、質(zhì)量檢測、修理、處廢等全壽命過程多個階段的教學(xué)環(huán)節(jié),能直接指導(dǎo)引信的射擊使用裝定,分解檢測,分解處理等操作;三是該系統(tǒng)通過直觀操作訓(xùn)練,為士官、士兵學(xué)員引信培訓(xùn)提供了一種新的方式,極大地提高了學(xué)員學(xué)習(xí)興趣;四是該系統(tǒng)所選擇的典型引信非常具有代表性,具有以點帶面,舉一反三的效果。
(三)彈藥技術(shù)保障機構(gòu)應(yīng)用
該系統(tǒng)在南京軍區(qū)某部進行了應(yīng)用,有效解決了軍區(qū)級彈藥技術(shù)保障機構(gòu)引信分解訓(xùn)練的難題,具體應(yīng)用效果如下:一是擺脫了以往直接采用真引信“邊摸索、邊分解”的高危操作,極大地提高了引信檢查、性能試驗、銷毀處理的安全性;二是該系統(tǒng)可用于培訓(xùn)部隊彈藥的射擊使用,直觀、全面、準(zhǔn)確地展現(xiàn)了引信的作用過程、使用方法及注意事項,可用于指導(dǎo)引信的射擊前準(zhǔn)備,陣地使用操作等技術(shù)保障工作;三是該系統(tǒng)為軍區(qū)級彈藥技術(shù)保障機構(gòu)業(yè)務(wù)培訓(xùn)提供了有效條件,對培養(yǎng)高素質(zhì)彈藥技術(shù)保障人才隊伍具有重要作用。
三、主要創(chuàng)新點
(一)破解了彈藥引信裝備教學(xué)難題
針對彈藥引信裝備自身的易燃、易爆,安全要求高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,原理抽象,尺寸配合精度高,連接形式多樣,動作過程瞬態(tài),運動過程相互關(guān)聯(lián)等特點,運用虛擬現(xiàn)實與多媒體等信息化技術(shù),開發(fā)的引信系列多媒體教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng),實現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)可視化,抽象原理形象化,瞬態(tài)不可逆作用過程復(fù)現(xiàn),燃燒爆炸風(fēng)險消除,加深了學(xué)員對引信結(jié)構(gòu)、裝配關(guān)系、工作原理、作用過程的認知和理解,探索了彈藥引信裝備教學(xué)的新路子,在教學(xué)實踐中取得了顯著成效。
(二)創(chuàng)新了彈藥引信裝備信息化教學(xué)手段
著眼軍事人才培養(yǎng)質(zhì)量效益,創(chuàng)新信息化教學(xué)手段,開發(fā)的引信系列多媒體教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng),能夠三維、立體、實時、動態(tài)地演示復(fù)雜引信結(jié)構(gòu)原理,瞬態(tài)作用過程,虛擬分解結(jié)合,苛刻作用環(huán)境條件等,通過研究式、討論式、案例式等教學(xué)方法,開展以三維結(jié)構(gòu)展示,原理作用過程演示,虛擬分解結(jié)合,檢測與處理訓(xùn)練等為主要內(nèi)容的實踐教學(xué),提高了教學(xué)質(zhì)量和水平,有力促進了信息化教學(xué)改革。
(三)探索了彈藥保障人才培養(yǎng)的新模式
著眼培養(yǎng)能打仗打勝仗高素質(zhì)新型軍事人才需要,緊貼彈藥崗位任職能力需求,開發(fā)的引信系列多媒體教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng),有利于培養(yǎng)學(xué)員掌握知識能力,應(yīng)用動手能力,獨立思考能力,綜合設(shè)計能力,創(chuàng)新思維能力。該系統(tǒng)可作為“彈藥保障與安全性評估國家級實驗教學(xué)示范中心”網(wǎng)絡(luò)共享教學(xué)資源,部隊相關(guān)人員可通過全軍軍事訓(xùn)練信息網(wǎng)進行學(xué)習(xí)。亦可分發(fā)到相關(guān)院校、部隊、彈藥技術(shù)保障機構(gòu)等單位,相關(guān)人員可自學(xué)使用。
作者:王衛(wèi)民 崔亮 范志鋒 單位:軍械工程學(xué)院彈藥工程系