ROV作業(yè)視景仿真技術(shù)研究

發(fā)布時間：2020-07-07 10:33

【摘要】：海上油氣田水下設(shè)施應(yīng)急維修作業(yè)具有環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)狀態(tài)難以預(yù)判、風(fēng)險巨大以及作業(yè)人員培訓(xùn)困難等特點(diǎn)。ROV水下作業(yè)仿真模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，使得在虛擬環(huán)境中對作業(yè)人員進(jìn)行崗位培訓(xùn)成為可能，使作業(yè)人員認(rèn)識和感知操作要求和作業(yè)流程，學(xué)習(xí)操作規(guī)程，提高安全意識；可對水下作業(yè)進(jìn)行預(yù)演，評價作業(yè)方案的可行性，提高作業(yè)效率及作業(yè)安全性。 ROV作業(yè)視景仿真分系統(tǒng)是ROV水下作業(yè)仿真模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的重要組成部分，通過可視化技術(shù)逼真模擬三維模型和海洋環(huán)境，生成ROV遙控操縱、觀察、檢測等訓(xùn)練場景，為作業(yè)評估人員提供逼真的水下作業(yè)景象，用于判定作業(yè)的可行性、有效性。本文圍繞ROV作業(yè)視景仿真技術(shù)，從以下幾個方面展開研究：首先，應(yīng)用三維建模軟件Multigen Creator，根據(jù)真實照片和尺寸建立了靜態(tài)三維模型數(shù)據(jù)庫。繼而著重研究了OpenGL與Vega Prime的接口（VSG接口）技術(shù)，并基于南海真實海底地形高程數(shù)據(jù)和紋理貼圖，利用OpenGL繪圖語言在Vega Prime平臺下實時繪制生成海底地形。其中，地形的繪制采用基于規(guī)則網(wǎng)格的多分辨率地形生成技術(shù)和紋理映射方法，較好地解決了三維地形中的時空連續(xù)性問題；而虛擬場景實時圖形繪制加速技術(shù)的運(yùn)用，提高了三維地形實時繪制的效率。其次，為了真實展現(xiàn)柔性臍帶纜在深海作業(yè)時的形態(tài)，本文采用凝集參數(shù)法對柔性臍帶纜進(jìn)行簡化和受力分析，建立水動力方程并求解。基于得到的數(shù)值解，利用OpenGL對柔性臍帶纜進(jìn)行動態(tài)繪制，并采用VSG接口技術(shù)將其與Vega Prime中預(yù)設(shè)的ROV模型銜接起來，完成ROV柔性臍帶纜的動態(tài)模擬。再次，為了真實模擬螺旋槳的水花特效，利用Fluent計算螺旋槳的水動力性能并提取了螺旋槳周圍的流場數(shù)據(jù)，再根據(jù)該數(shù)據(jù)在Vega Prime中的粒子系統(tǒng)平臺下進(jìn)行螺旋槳水花特效仿真。最后，完成了場景漫游、ROV運(yùn)動可視化、聲吶仿真、碰撞檢測，三通道顯示等模塊的仿真設(shè)計，利用VC++編程整合各功能模塊，實現(xiàn)ROV水下作業(yè)視景的渲染和驅(qū)動。通過本文的研究，實現(xiàn)了ROV水下作業(yè)場景的仿真，達(dá)到了視景逼真度與渲染實時性的要求，能夠為ROV水下作業(yè)仿真模擬培訓(xùn)系統(tǒng)提供真實、生動的水下作業(yè)景象。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P754
【圖文】：

美國學(xué)者,雛形,世界,年代

ROV的種類劃分

近海石油,氫彈,礦物資源,海洋研究

第 1 章緒論密封的攝像機(jī)送到了海底。十年之后，世界上第一臺 ROV 便在美國成功問世。這臺被命名為“CURV1”的 ROV 潛器（如圖 1.2 所示）一出現(xiàn)便因輔助載人潛水器找到一顆丟失在西班牙海底的氫彈而受到人們的關(guān)注。此時石油稀缺導(dǎo)致油價上調(diào)，刺激了近海石油開發(fā)業(yè)的發(fā)展，同時也促進(jìn)了 ROV 的迅猛發(fā)展。到了 70 年代，ROV 產(chǎn)業(yè)已開始形成，ROV 在海洋研究、近海油氣開發(fā)、礦物資源調(diào)查取樣、打撈和軍事等方面都獲得廣泛的應(yīng)用，是目前使用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)實用的一類潛水器，其最大下潛深度可達(dá) 10000米。圖 1.3 所示為“CURV3”型 ROV，這是在“CURV1”的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)而產(chǎn)生的功能更完善的 ROV。

名稱,近海石油,氫彈,礦物資源