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大型舰船操纵性理论预报及视景仿真
| 论文题名： | 大型舰船操纵性理论预报及视景仿真 |
| 关键词： | 舰船操纵性;理论预报;虚拟视景仿真;四自由度数学模型;运动仿真;运动方程;数值仿真;试验;三维模型;课题;操作界面;运动数学模型;视景仿真技术;经验估算方法;风浪;分离型;仿真体系结构;船舶操纵性;船体水动力;操纵性预报 |
| 摘要： | 操纵性是船舶航行的重要性能之一,其对航运安全有很大的影响。为了提高舰船航行安全性,减少以至避免因海难事故造成的海洋环境污染,保证所设计和建造的舰船具有良好的操纵性,因此加强对舰船操纵性衡准和预报的研究是非常重要的。良好的操纵性使舰船在战斗中能灵活地运动,占据有利的阵位,发扬火力,打击敌人和规避敌人的攻击。 目前,操纵性预报的方法有自由自航船模试验方法、经验估算方法和基于数学模型的计算机仿真方法。本论文是结合理论计算、试验并利用Vega进行虚拟视景仿真。应用视景仿真技术有利于缩短试验和研究周期,提高试验和研制质量,节省研制经费。 本课题是根据MMG操纵性运动方程,运用视景仿真的手段对舰船操纵性进行研究,并使用MFC编写便捷的操作界面,达到能够实时地对舰船操纵性进行仿真的目的。本课题主要包括以下内容: 首先,本课题运用分离型思想,采用MMG运动方程,对各种船体水动力进行简单的分析、估算,并考虑横倾。将风力和波浪力作为外力一部分,叠加到分离型船舶运动数学模型中,最终建立舰船在风浪干扰下的四自由度数学模型。 其次,对舰船在静水中的操纵性进行数值仿真,包括回转性的数值仿真和Z型运动仿真,并与实验值进行比较,得到数学模型的实用性。在此基础上,加入风浪力的干扰,研究大型舰船在风浪干扰下的回转运动。在风作用下,舰船向风的下风向产生漂移。与风干扰情况相似,浪作用下舰船轨迹也出现了漂移,并且初始波向角对轨迹的影响比较明显。 再次,利用Creator创建大型舰船的三维模型,运用关键技术如LOD、实例化、Billboard等方法进行模型的简化,得到了高效逼真的三维模型。通过Vega的Lynx界面设置,创建运动仿真的环境,得到Adf文件。 最后,结合舰船操纵性的理论预报,建立了舰船的运动控制仿真体系结构,并进行MFC框架下基于Vega的船舶操纵性的视景仿真,得到便捷的操作界面以便更好的对操纵性进行研究。 总之,本课题的研究结果对舰船驾驶人员在实际操船过程中具有一定的参考价值,并且为进一步研究虚拟仿真操纵性奠定了基础。 |
| 作者： | 吴晗 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 黄胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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