本文關(guān)鍵詞：VLCC船舶推進(jìn)系統(tǒng)仿真及虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：在當(dāng)今航海教育領(lǐng)域,船舶輪機(jī)模擬器已成為輪機(jī)教育與培訓(xùn)的重要手段。傳統(tǒng)的輪機(jī)模擬器訓(xùn)練系統(tǒng)多為半物理或二維軟件界面。這種訓(xùn)練系統(tǒng)較為抽象,在應(yīng)用中缺乏動(dòng)態(tài)展示,難以看到機(jī)艙真實(shí)畫面。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為輪機(jī)模擬器的發(fā)展帶來了機(jī)遇。本文將船舶推進(jìn)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合,二維仿真界面與三維虛擬場景相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高品質(zhì)的立體虛擬機(jī)艙系統(tǒng)。研究內(nèi)容如下：建立了船舶推進(jìn)系統(tǒng)仿真模型,包括柴油機(jī)本體模型、螺旋槳模型、船-機(jī)-槳配合模型等。其中柴油機(jī)模型結(jié)合了熱力學(xué)原理和柴油機(jī)建模方面比較流行的容積法原理創(chuàng)建,柴油機(jī)容積法模型仿真速度較快、精度較高,依據(jù)模塊化思想在MATLAB/SIMULINK中對柴油機(jī)氣缸工作過程、進(jìn)排氣系統(tǒng)、中冷器、渦輪增壓器、調(diào)速機(jī)構(gòu)、輸出扭矩進(jìn)行模型建立。并根據(jù)螺旋槳推進(jìn)特性曲線建立螺旋槳推力模型和船-機(jī)-槳配合模型。采用3ds Max軟件建立推進(jìn)系統(tǒng)三維模型,包括柴油機(jī)、軸系、船體、推進(jìn)器、虛擬環(huán)境等。以Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)引擎為平臺(tái),設(shè)計(jì)整個(gè)虛擬機(jī)艙系統(tǒng)的架構(gòu),并在該引擎中實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)艙二維仿真界面、虛擬機(jī)艙三維場景、數(shù)據(jù)仿真模型。機(jī)艙二維仿真界面集成船舶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與操作,虛擬機(jī)艙三維場景再現(xiàn)實(shí)船畫面,數(shù)據(jù)仿真模型實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)艙中的邏輯控制以及數(shù)學(xué)模型仿真。為方便學(xué)員認(rèn)識(shí)操作,在引擎中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋徑功能。實(shí)現(xiàn)本課題中虛擬機(jī)艙推進(jìn)系統(tǒng)與大連海事大學(xué)輪機(jī)模擬器硬件平臺(tái)的通訊交互,使之既可以作為獨(dú)立系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬訓(xùn)練,又可以作為DMS-2011型全任務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)的補(bǔ)充進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】：虛擬機(jī)艙 推進(jìn)系統(tǒng) 柴油機(jī)仿真 輪機(jī)模擬器
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U664.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題研究的背景11-12
• 1.2 課題研究的意義12-13
• 1.3 課題研究的現(xiàn)狀13-14
• 1.3.1 船舶推進(jìn)系統(tǒng)建模13
• 1.3.2 虛擬機(jī)艙技術(shù)13-14
• 1.4 課題的研究目標(biāo)和內(nèi)容14-16
• 第2章 船舶推進(jìn)裝置系統(tǒng)概述16-21
• 2.1 船舶推進(jìn)裝置概述16-18
• 2.2 推進(jìn)裝置的基本組成18
• 2.3 船舶主推進(jìn)系統(tǒng)的原型18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-21
• 第3章 船舶柴油機(jī)工作過程建模仿真21-33
• 3.1 缸內(nèi)工作過程模型21-27
• 3.1.1 氣缸工作過程基本微分方程21-22
• 3.1.2 氣缸工作容積22
• 3.1.3 燃油燃燒放熱規(guī)律22-23
• 3.1.4 氣缸周壁散熱率23-24
• 3.1.5 進(jìn)、排氣口流量24-25
• 3.1.6 氣缸內(nèi)工作過程劃分25-27
• 3.2 進(jìn)排氣系統(tǒng)模型27-29
• 3.2.1 排氣系統(tǒng)27-28
• 3.2.2 進(jìn)氣系統(tǒng)28-29
• 3.3 中冷器模型29
• 3.4 渦輪增壓器模型29-31
• 3.4.1 壓氣機(jī)29-30
• 3.4.2 渦輪30-31
• 3.4.3 渦輪增壓器轉(zhuǎn)子31
• 3.5 調(diào)速機(jī)構(gòu)模型31-32
• 3.6 本章小結(jié)32-33
• 第4章 船舶推進(jìn)系統(tǒng)模型與仿真驗(yàn)證33-47
• 4.1 船舶推進(jìn)系統(tǒng)模型33-39
• 4.1.1 柴油機(jī)輸出扭矩模型33-36
• 4.1.2 多缸模型36
• 4.1.3 螺旋槳的推力模型36-39
• 4.1.4 船-機(jī)-槳數(shù)學(xué)模型39
• 4.2 SIMULINK仿真39-42
• 4.3 仿真結(jié)果驗(yàn)證42-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第5章 虛擬機(jī)艙的實(shí)現(xiàn)47-73
• 5.1 虛擬機(jī)艙系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)47-48
• 5.2 虛擬機(jī)艙二維仿真界面的開發(fā)48-56
• 5.2.1 NGUI控件的制作49-53
• 5.2.2 二維仿真界面的制作53-56
• 5.3 虛擬機(jī)艙三維場景的實(shí)現(xiàn)56-64
• 5.3.1 三維模型的制作與導(dǎo)入57-60
• 5.3.2 場景漫游的實(shí)現(xiàn)60-61
• 5.3.3 交互實(shí)體的三維拾取61-62
• 5.3.4 交互實(shí)體行為建模62-64
• 5.4 虛擬機(jī)艙數(shù)據(jù)仿真64-67
• 5.5 虛擬機(jī)艙自動(dòng)尋徑功能67-70
• 5.6 虛擬機(jī)艙與輪機(jī)模擬器硬件平臺(tái)通訊的實(shí)現(xiàn)70-72
• 5.6.1 輪機(jī)模擬器硬件平臺(tái)簡介70
• 5.6.2 UDP通訊過程的實(shí)現(xiàn)70-72
• 5.7 本章小結(jié)72-73
• 第6章 結(jié)論與展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-80
• 研究生履歷80

【相似文獻(xiàn)】

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