虚拟现实技术及其在潜艇作战模拟训练上的应用前景

本文就现代模拟仿真训练关键技术之一的虚拟现实技术的基本情况、主要技术问题及其在潜艇作战模拟训练中的应用前景作了探讨，并提出了一些有益的设想。     

利用虚拟环境对潜艇甲板指挥进行训练

虚拟现实(VR)，即通常所说的虚拟环境(VE)，近年来在训练系统的开发领域受到了广泛的关注，开发商们已意识到虚拟现实作为一种灵活而有效的训练方法的潜力巨大。检验虚拟现实系统效果的最主要方法是对甲板指挥官(OOD)操纵水面状态的潜艇进行训练。潜艇OOD操艇训练虚拟环境(VESUB)项目是用来开发、验证和评估基于虚拟现实的OOD训练系统在训练方面的应用潜力。在VESUB技术验证阶段所进行的训练效果评估(TEE)中，VESUB训练器展示了它用于训练的有效性。共收集了15个操艇的变量数据，并分成了7个技能类别。结果清楚地表明，VESUB无论是对那些新艇员的训练，还是对富有经验的资深OOD的进修训练帮助都很大，15项性能度量指标中的11项都已取得了显著的效果。训练效果评估的结果充分显示出，虚拟现实技术对各经验等级的潜艇操纵技能都能提供有效的训练。     

潜艇效能与作战系统性能相关

描述潜艇作战数据系统性能与潜艇效能相关的分析方法。该方法将HIL作战系统模拟器、“蒙特卡罗”战术模拟器以及排序模拟器相结合，在较短的时间里取得了一定的成果。潜艇效能的测评原则就是计算与敌方潜艇对抗中的胜负比例。运用在HIL模拟器中的部分作战系统，经过模拟对抗试验，收集用于评测作战系统性能的特征，例如，一个操作员管理的目标数及完成各种动作过程要花费的时间等。对这些从有限的模拟场景中得到的测量结果，运用排序模型来进行系统和操作人员资源分配，再将结果输入战术模型中用来检验作战系统性能，同时也检验了潜艇其他方面（如隐身、声呐及武器系统）的性能。     

武器装备虚拟维修训练系统的设计研究

针对维修训练的现状，充分利用了当前先进的CAD技术和虚拟现实技术，提出并设计了潜艇雷弹发射装置虚拟维修训练系统，探讨了其关键技术。     

潜艇AIP作战使用需求分析

潜艇的作战效能与保持潜航和不被探测的能力紧密相关，为了提高隐蔽性，增加水下续航力，研究了一种不依赖空气的推进系统（AIP）。它包括闭式循环柴油机、燃料电池、低功率核反应堆和斯特林发动机等。潜艇第一代混合动力装置一般采用在原型潜艇上添加一个容纳整套AIP系统的加舱来实现。本文从潜艇作战需求出发，对常规潜艇的AIP系统提出了作战使用要求，并对配装于其加舱中的各型电池组数进行了定量分析。     

澳大利亚“科林斯”级潜艇近况

由瑞典设计、澳大利亚潜艇公司建造的3000t“科林斯”级潜艇开创了澳大利亚造船史的先河，成为该国海军造船工业及能力的一座里程牌，它一举改变了长期以来在舰艇技术上依赖英美两国的历史。“科林斯”级潜艇尽管在设计上很先进，但在其首制舰服役后。陆续发现了一些设计缺陷和技术问题。目前，澳大利亚正通过国际合作，对潜艇作战系统进行升级。此前。该级潜艇实施了扩展项目，产生了有效的成果。并进一步提出了中等寿命的作战系统计划来替代计划中的涉海1439项目，以建立一项长期计划来促进潜艇作战系统及其他系统的升级换代。国防科学技术组织还采用虚拟技术对潜艇改进项目提供支持。     

寻猎深海幽灵——中国反潜舰艇发展中的问题及对策

反潜舰艇是指以对潜艇进行搜索、跟踪、驱逐、打击为主要作战使命的水面作战舰艇。随着潜艇设计及制造技术的高速发展，现代潜艇（包括常规动力潜艇和核动力潜艇）的综合作战性能已有了极大的提高，在航速、攻击力、隐蔽性及自动化程度等主要性能方面都达到了空前的程度，作为现代海军中的一支重要作战力量被越来越多的国家所认同。潜艇性能的提高对水面舰艇也构成了极大的威胁，因此世界各国都加速了现代反潜技术研究，逐步建立起了由水面反潜舰艇、空中反潜飞机及水下反潜潜艇构成的立体反潜体系，其中反潜舰艇是这个体系中最为重要的组成部分。进入20世纪80年代后，随着世界军事格局及中国周边安全形势发生变化，中国海军所面临的潜艇威胁日益凸显，加之中国现代反潜舰艇发展滞后，所以应对现代反潜作战的能力与世界先进水平存在较大差距，这对未来中国海军完成维护祖国统一和领土完整、保护海洋资源和海上交通运输线的畅通等作战任务都将产生不利影响。[编者按]     

潜艇推进动力和使用效能

潜艇的尺度大小，性能，费用等，在很大程度上取决于潜艇所赋予的作战使命。对核动力和非核动力两种典型概念潜艇的作战使用性能进行比较，不依赖空气的动力系统有时也被描述为核动力的一种替代动力。有两种国力进行评估比较，它们的优点也将来潜艇有可能采用的先进的可再充电电池技术作了比较。近年来，由于政治和军事上的变化，导致公海，海上控制的重要性相对降低，而浅海水域作战活动的重要性却增加了。同时，反潜能力不论在技术上还是在区域配置上都不断地增加。对每一类核潜艇和非核潜艇都定义了“使命包”，作为对航渡范围和巡航环境的综合评估。这样的典型潜艇为费效比提供了一种比较方法，使各国海军在将来的需求中，在其合适的作战使用范围内选择适用的柴电动力潜艇，AIP动力潜艇或核动力潜艇。     

虚拟现实技术在舰船设计建造中的应用

虚拟现实(VR)技术几年来已获得快速发展，特别是在娱乐行业。1993年，虚拟现实技术在工业环境中的应用开始被评估。最初两年的研究证明，虚拟现实技术适用于工业环境，特别是涉及到大型成套数据容量的情况。根据研究结果，许多参与研究的公司，包括英国的马可尼船舶公司均在许多重大项目上实施虚拟现实系统和过程。该公司在1997年8月安装了一套虚拟现实系统，将其综合为平行工程系统的一部分，并用作日常进行正式和非正式设计审查、设计布局咨询和生产规划的依据。介绍该公司虚拟现实技术在舰船和潜艇设计应用中的安装、使用及其优缺点．以及其与平行工程过程和系统的界面。     

基于虚拟现实技术的海上区域作战平台研究

为满足海上区域的作战模拟需求,解决真实海上区域作战费用高、危险、受环境限制等问题,文章采用虚拟现实技术,提出了一种海上区域作战虚拟战场环境的研究框架,探讨了海上虚拟作战平台构建的关键技术和方法。     

油轮艏部结构碰撞特性研究

在船舶碰撞中,船艏是主要作用方.船艏结构的碰撞特性是影响船-船碰撞过程中被撞船舷侧结构损伤程度的决定因素.为减少碰撞事故损失,应从碰撞的观点对船艏结构的特性进行研究,提出一种研究船艏的碰撞特性的方法及表征船艏碰撞特性的特征量,据以改进船艏设计.根据船艏结构本身的碰撞破损过程,对船艏结构碰撞力与破损深度的关系、艏部构件在碰撞过程中的损伤形态和能量耗散进行了研究,指出碰撞力曲线是船艏结构的一种固有特性.提出了碰撞力面积密度曲线的概念,它可以用于定量表达船艏结构对其它结构的破坏能力.利用有限元数值模拟方法计算了一艘4万吨船艏的碰撞损坏实例,显示了上述碰撞特征并讨论了提高碰撞数值模拟计算精度的方法.     

虚拟样机技术在气垫船推进系统特性研究中的应用

由于气垫船的结构特点,传统的研究方法不适于气垫船推进系统特性研究.本文将现代虚拟样机技术引入气垫船推进系统特性研究中,对气垫船船体和轴系建模及船体-推进系统的耦合方法进行了比较研究.并应用本文提出研究方法,对某型气垫船推进轴系进行了动态支承力的仿真研究.     

天津港焦炭码头卸车坑地下连续墙渗漏水原因分析

通过对天津港南疆焦炭码头卸车坑地下连续墙的结构特点、施工过程、修补措施及当地的特殊的地质条件等因素的分析,综合考虑了各因素对地下连续墙的影响,从而客观地评价了地下连续墙渗漏水的成因,为选择适当的防渗漏材料提供了科学依据。     

换填法垫层厚度的优化设计

换填法地基处理设计关键是确定垫层的厚度。鉴于传统的设计方法存在不足,文章提出了一种改进的方法,经算例验证该法能更好地确定最佳垫层厚度,同时能适应不同的安全要求,具有较大的灵活性。     

马来西亚碧桂园疏浚工程绞吸船施工工艺优化

马来西亚碧桂园疏浚项目具有工程土质复杂、存在干出泥面等特点,绞吸船在该工地施工时,容易出现堵管、流速波动幅度大、塌方闷口等一系列问题,严重影响船舶施工效率。为解决上述问题,通过研究绞吸船的挖掘控制手法、输送技术等,改变了挖掘分层方式、输送流速、输送浓度等施工参数,优化其施工工艺。工艺优化后,马来西亚碧桂园疏浚工程绞吸船施工时再未出现过塌方、堵管等问题,加快了施工进度,节约了施工成本。     

中压舰船接地方式与人体安全性分析

中压电力系统在舰船上的应用给舰船人员的安全性提出了新的要求,为此在建立人体模型的基础上,分析两种不同接地方式人体触电的危害,并给出了相应的安全措施.     

不确定动荷载作用下的地基固结度估算

为了得到不确定动荷载作用下的地基固结度,通过工程实例,采用反分析法对不确定动荷载作用后地基的固结度进行了估算,并进行了现场验证。结果表明估算结果是可靠的,可供类似工程借鉴。     

关于曲线光顺性的讨论

从数学放样和光顺自动化的角度出发,分析了一个经典的光顺定义的优缺点,并在此基础上得到了改进的定义,同时应用改进的定义导出了船舶线型自动光顺时应遵循的光顺准则。     

不同结构形式丁坝水毁过程分析*

通过水槽概化模型试验对不同坝型、坝长和挑角丁坝的水毁过程进行对比分析,找出冲刷坑深随时间变化的规律,观测到不同结构形式丁坝对河床冲刷地形的影响.在此基础上,对比分析不同的坝型的试验数据,提出具有较好稳定性的新型坝身横断面结构形式,并且深入研究丁坝不同坝长、挑角下河床冲刷及丁坝水毁机理.     

MLFMA应用于舰船RCS计算中迭代残差的选择

针对舰船RCS,提出了对多层快速多极子算法(MLFMA)应用于工程实践的改进措施。本文的研究思路与以往的研究者有所不同,另辟蹊径选择了迭代残差作为实践研究的突破口,探索出适合于工程实践的算法运用结论。通过对多个迭代残差值的比较,选择出使计算结果精度基本不变而迭代次数减少的迭代残差值,从而直接提高了计算收敛速度。数值计算结果表明,对于某型舰艇模型来说,0.01是比较合适的值。同时,这一方法对舰船类大型目标的电磁计算也有指导意义和工程实用价值。