航海模拟器在港口工程设计中应用

此文简要介绍了航海操纵模拟器产品及功能,以及在工程设计和科研中的应用.主要针对船舶航行安全问题,利用航海操纵模拟器,虚拟仿真出船舶航行的外部环境,以及船舶模型本身的操纵特性,进行船舶航行安全的模拟,并对模拟结果、航行环境、船舶操纵性能等影响航行安全的因素进行记录、分析和评价.结论表明,利用航海模拟器进行航行安全评价模拟是安全、可行、合理的,减少了工程中的风险,节约了资金.     

物理运动平台的三维视景补偿算法

为使船舶操纵模拟器更具真实感,在现有航海模拟器架构上增加电动杆驱动的物理运动平台,构建半物理运动平台驱动的船舶操纵模拟器。主要解决船舶操控仿真平台中船模集成、船模解算坐标与电动平台坐标系同步以及因电动平台限位而需进行的视景补偿等算法的研究与实现等问题。实际集成与测试结果表明,该方法可行。     

船舶操纵运动仿真研究

为了利用船舶操纵模拟器进行航海教育培训,以及在船舶设计阶段预报船舶操纵性,建立四自由度船舶操纵运动数学模型以及作用于船体的作用力(矩)计算公式,运用unity开发工具,结合某型船舶数据方便快捷的编制船舶操纵运动三维数值仿真程序。通过船舶变速性能、旋回性能和Z形实验等较为完整的船舶操纵性能数值仿真试验,得到了试验数据,并和该船的实船试验数据以及相关文献的数据进行比对,吻合较好。仿真结果表明:本文的方法是可行的,计算结果是可信的。     

冰区船舶模拟航行设计与自动评估方案

冰区航行模拟器的研发需要完整的需求方案,而国内具有丰富的极区水域航行经验的人员较少,业内无系统且全面的冰区航行模拟器研发需求方案可供参考。在分析《海员培训、发证和值班标准国际公约》(International Convention on Standarks Training, Certification and Watchkeeping for Seafarers, STCW)、《国际极地水域营运船舶规则》和国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)示范课程等资料的基础上,借鉴冰区水域船舶事故类型特点、国外冰区航行培训经验和中国极地考察船航行经验,通过凝练极区水域基本培训模拟器强化训练的内容,设计典型模拟航行任务及相应的模拟场景,初拟冰区模拟航行的组织方法,构建关键评估指标和智能评估方法,为冰区航行模拟器的研发和相应的训练提供完整方案。该方案可作为极地船舶航行实训和评估指南,供海事主管机关、航海院校和航运公司参考。     

基于船舶操纵模拟器的船舶通航安全评估

简要论述通航安全评估工作中的船舶操纵模拟器运用、船舶运动数学模型的建立、电子海图和码头CAD数据转换及叠加、虚拟通航环境生成、评估仿真模拟试验方案的设计与实施以及船舶航迹带生成系统等关键技术问题,并运用大型船舶操纵模拟器和船舶航迹带生成系统,对天津港南-泊位30万吨油轮减载的航行安全问题进行仿真模拟,对仿真结果进行分析评价.     

MRNS—9000型航海雷达模拟器船型编辑功能的开发

船舶操纵模拟器用于航道、港口开发已是当前先进而有效的手段。本文对“海河通航标准研究”课题在MRNS-9000型航海雷达模拟器上所进行的船型拟合工作作了概述，并提出了在航海雷达模拟器上拟合船舶数学模型时所采用的主要依据，即利用船舶操纵性标准、与在航船舶操纵行为密切相关的标准同船舶数学模型进行拟合。目前，此法已成功地用于“海河通航标准研究”这一课题中。同时，作者对船舶航行时受风力影响的问题也提出了看法。     

小水线面双体船五自由度运动建模与仿真

[目的]为了提高航海模拟器中小水线面双体船(SWATH)的模拟精度,更好地掌握此类船舶的操纵特性,[方法]根据SWATH船型的运动特点,在MMG三自由度模型的基础上,较为完整地计入耦合的纵荡、横荡、艏摇、横摇及纵摇运动,建立SWATH的五自由度运动数学模型。基于此应用模型建立SWATH的实船数学模型,对该数学模型进行微分求解,仿真模拟SWATH的旋回运动、Z形运动,并进行定性分析。[结果]分析显示:仿真模拟结果符合SWATH操纵运动原理及实际运动特征,验证了数学模型的准确性。[结论]该模型可真实反映实船的运动规律,可应用于航海模拟器中。     

船舶回转运动仿真

针对船舶驾驶模拟器模拟的逼真度要求,研究船舶对操舵后的动态响应。建立了风、流共同作用下船舶操纵系统的动力学数学模型,该数学模型为动态响应线性型;利用已知的某船型的主机参数和船形尺寸参数,求出所需的相关量,建立船舶运动仿真模型并进行相关试验的仿真。模拟了船舶回转性的试验和风、流共同作用下对船舶操纵性能的影响试验,使船舶操作者进一步了解船舶回转性的特性以及风、流对于船舶航迹的影响。将该模型与船舶驾驶模拟器结合,用于驾驶模拟器模拟船舶操舵后的视觉仿真,使使用者感觉其操纵特性更加逼真。     

船舶六自由度操纵-摇荡耦合运动的数学建模与分析

在航行过程中,船舶操纵运动的同时也伴随着摇荡运动,单独考虑操纵运动或摇荡运动不能正确反映船舶的实际运动状态。针对这一问题,本文建立了六自由度的船舶操纵-摇荡耦合运动的数学模型。建立了2种船舶运动坐标系,并推导2种坐标系之间的转化关系。此外,在设计船舶运动仿真计算流程的基础上,利用MMG分离模型分别建立船体、螺旋桨、舵的动力学数学模型,将波浪中的操纵运动和摇荡运动结合起来。     

大型船舶操纵模拟器的系统组成及分析

以最近从大连海事大学引进的DMU大型船舶操纵模拟器为例，全面系统地介绍大型船舶操纵模拟器的系统组成，并对系统的工作过程、数学模型、视景系统进行分析，以期对航海模拟器的研制、开发和使用提供借鉴。