基于虚拟现实的船舶操纵运动仿真系统研究

利用MMG操纵运动数学模型计算船舶的操纵运动，应用OpenGL和3Dmax技术，开发了船舶操纵运动的三维可视化仿真系统，通过输入船舶主尺度，实现了具有真实感的、随时间变化的船舶操纵运动实时动态仿真，取得了良好的效果。     

船舶非线性横摇参数激励研究

本文讨论了船舶在海浪上运动时参数激励产生的机理，建立了船舶参数激励和波浪激励非线性横摇运动方程，为研究倾覆机理奠定了基础。     

船舶在海浪下的运动模型分析与舰船运动模拟平台的设计

海上航行环境恶劣,海浪干扰使船舶的摇荡运动不断加剧,从而威胁船舶的航行安全。因此,研究船舶在海浪下的运动模型和设计船舶控制系统对提高船舶航行的稳定性及安全性具有极为重要的意义。本文将通过建模的方式模拟实际船舶,研究船舶对海浪的响应,并且基于此设计船舶的运动模拟平台。     

船舶参数激励非线性横摇运动方程

讨论了船舶在海浪上运动时参数激励产生的机理，建立了船舶参数激励和波浪激励非线性横摇运动方程。本文工作为研究倾覆机理奠定了基础。     

船舶运动基于参数法的海浪方向谱估计

船舶的运动控制受多种因素的影响,比如海浪的作用力大小、风力和海水温度等。而海浪的作用力大小对船舶的运动控制影响巨大,特别是在复杂环境中,精确的海浪作用力常常难以预测。本文针对船舶操纵过程中遇到的难题,采用先进的非线性控制算法建立了船舶的运动模型,然后通过参数控制法对海浪方向谱的实现原理进行了建模分析,建立了精确的波浪运动模型,最后采用Matlab软件,对此模型的时域响应性能进行仿真验证,从而获得良好的性能。     

基于矢量螺旋推进舵的新型主动式减摇装置的仿真研究

本文介绍了一种基于矢量螺旋推进舵的主动式船舶减摇装置,并在分析随机海浪的波能谱和波倾角以及船舶运动受力的基础上,建立了随机海浪的仿真模型,利用Matlab对海浪波倾角及有无减摇装置的船舶横摇运动进行了建模及仿真研究,研究表明该减摇装置具有可控性强、易改装的特点,能够提高船舶的耐波性。     

声强可视化在船舶振动特性分析中的应用

在船舶日常运行中,受到海风、海浪和动力系统电机转动等因素的影响,船舶会产生较大幅度的振动。船舶结构的振动有可能导致结构失效,使船载精密仪器的精度下降,产生振动辐射噪声。在现代舰船的结构设计中,为了提高其抗海浪冲击性能和航行稳定性,必须要进行船舶的振动特性分析。船舶结构的声振特性对于研究船体结构的噪声源、振动耗散机理等问题有重要的作用,本文基于声强可视化技术,对船舶结构的声振特性进行了系统研究,并结合有限元分析技术对船舶钣金结构件的振动特性进行仿真模拟。研究表明,声强可视化技术可以有效提高船舶振动特性分析的效率,对改善船舶的结构设计有重要的辅助作用。     

基于虚拟现实技术的船舶运动仿真

虚拟现实技术是目前国内外最热门的仿真技术之一,由于其有着高效、安全和低成本等特点越来越受到各国的重视。介绍了在虚拟环境下的船舶运动仿真的可行性方法。首先用二维半切片法给出了船舶运动的方程,接着用3DMax软件建立船舶的模型,最后在OpenGL环境中建立场景进行船舶的运动仿真。仿真场景有着较好的感观效果,给人以真实性,同时系统有着较好的可控性。对船舶运动仿真的进一步研究有着重要的作用。     

船舶航向实时控制算法优化

针对原有船舶航向实时控制算法存在保航性能较差的问题,提出一种优化船舶航向实时控制算法。首先构建船舶数学运动模型,包括系统推进模型、系统舵机模型、纵移模型、横移模型以及运动首向模型。完成船舶数学运动模型的构建后,需要对模型的环境干扰量进行描述,包括海流、海浪等,在NED坐标系中分别建立海浪模型与海流模型等环境干扰量模型对环境干扰量进行描述。将支持向量机当做船舶航向实时控制的最优控制律,在最优控制律中引入参考状态,获取其约束条件与最优控制目标,实现船舶航向实时控制。为了证明优化船舶航向实时控制算法的保航性能较好,将原有船舶航向实时控制算法与优化船舶航向实时控制算法进行对比实验,结果证明优化船舶航向实时控制算法的保航性能优于原有算法。     

基于船舶运动信息的航行海域海浪特性预报

以船舶自身为波浪测量仪,致力于采集方便而又尽可能少的船舶运动信号以提取航行海域实时海浪特性.由于估计中不依赖原始理论计算的传递函数,不需要附带波浪采集装置,而仅利用航行中船舶运动的观测序列完成海浪谱反演,故该海浪测量方法可适应船舶自身运动参数的变化.另一方面,由于反演估计的船舶运动频率响应特性,与事先计算或以其它实验方法得到的船舶运动频率响应特性得以比较,可以深化、修正对许多不易实时测量的海浪激励状态与船舶运动响应关系的认识,并积累船舶工程研究设计所必需的相关海域海浪谱信息.     

船舶摇摆试验台仿真系统的动画生成

本文通过图形交换文件(DXF)将Pro／Engineer的3D实体模型读入船舶摇摆试验台仿真系统中，利用OpenGL技术提取实体信息，重绘实体，并对生成三维线框模型进行渲染。最后依据船舶一减摇水舱系统的运动学数学模型实现了动画生成，仿真效果良好。     

基于VC和OpenGL生成三维真实感地形

OpenGL是功能强大的三维图形库，可方便地制作三维地形模型。介绍了OpenGL的基本概念以及以MFC为平台进行OpenGL编程的方法，详细说明了VisualC 与OpenGL结合开发环境下的地形三维可视化中地形模型的映射、三维真实感地形生成以及交互式动态显示的计算机实现过程，并用实例验证了这一方法的可行性。     

Difference in ship motion and wave load in long and short crested irregular waves北大核心CSCD

[Objective]To investigate ship motion and load responses in realistic 3D waves and overcome the limitations of the traditional 2D wave assumption, this paper develops a method for predicting ship motion and load responses in short-crested waves. [Method]The long- and short-term responses of ship motion and load in long- and short-crested waves are numerically predicted using the spectral analysis and statistical probability methods, respectively. The influence of directional function on ship response is also numerically analyzed. Moreover, tank model tests and a large-scale model sea trial are comparatively conducted to validate the difference between ship response and statistics in long- and short-crested irregular waves. [Results]The results show that when navigating against the waves in the same sea condition, the long-crested wave assumption overestimates the statistical mean value of ship load response, but underestimates extreme load in real seas. For long-crested waves, the ship motion and acceleration power spectrum is concentrated around a certain frequency band. [Conclusion]Ship motion and load responses in realistic 3D waves are significantly different from those in 2D long-crested waves. The directional function of short-crested waves also has a significant effect on ship motion and load responses. © 2023 The Author(s).     

船舶在波浪中的操纵运动预报

本文应用水平的随船坐标系，建立了船舶在波浪中的六自由度操纵运动方程。为了检验数学模型的正确性，进行了船舶在波浪中的操纵运动模型试验。应用上述数学模型，初步分析了波浪对船舶操纵性能的影响，以及船舶操纵对波浪中船舶运动性能的影响。     

具有淹水舱的舰船横摇运动建模探讨

舰船在风浪中横摇运动特性是影响舰船航行安全的主要因素,而当舰船由于碰撞、搁浅等意外事故造成船体破损进水后,具有淹水舱的舰船在风浪中的横摇运动将变得更加复杂,更加危险,文章系统地分析了具有淹水舱的舰船在波浪中横摇运动时船和舱内水的能量耦合作用,根据拉格朗日方程建立了具有淹水舱的舰船横摇运动两自由度微分方程,并在此基础上,用Melnikov方法对某实船破损进水后的横摇运动进行了非线性分析,验证了所建模型的实用性,为进一步分析破损进水舰船在风浪中的横摇运动特性提供了可行的数学模型.     

规则波浪中舰船操纵与横摇耦合运动模拟及特性分析

采用六自由度舰船操纵性方程与横摇波浪力矩耦合构成动力学模型,对舰船在规则波浪中的操纵与横摇耦合运动特性进行了模拟研究.其中操纵性方程采用MMG模型,波浪力矩由切片法计算,舰船航向按PD控制.模拟计算了某船正横规则波浪下保持航向的横摇运动,计算结果与单自由度理论结果进行了比较,其幅频曲线与相频曲线两者符合较好,间接证明了耦合构成动力学模型的有效性.在此基础上计算了不同浪向角和航速下的横摇运动,以横摇等值极坐标曲线表征舰船规则波浪中的横摇特性,从而给出了规则波浪下舰船耦合动力学所描述的运动特征.     

船舶在波浪中操纵运动仿真

本文研究了双浆双舵船在规则波中的回转运动，首先进行了约束模型试验，得到了操纵运动数学模型中的水动力系数，然后，进行了静水操纵运动数值仿真，并与自航模型试验结果进行了比较。最后，预报船舶在规则波中的回转运动，对一些影响回转运动的因素进行了讨论。     

基于OpenGL的船用SINS可视化仿真系统

针对OpenGL技术在捷联惯性技术中的应用，根据舰船在海上运动的特点，通过建立数学模型模拟惯性器件输出，进行捷联系统仿真，并在MFC平台上运用OpenGL技术将实时解算出的舰船姿态角，位置和速度信息在虚拟三维海景中呈现出来，动态显示导航信息误差曲线，实现了系统的在线评估。     

一种模拟波浪中船载光通信机运动的实验平台

描述了在实验室条件下、自行研制的一种模拟波浪中船载光通信机运动的实验平台.该平台由水平移动台、垂直升降台、旋转台和摆动台组成;在计算机控制下,根据海浪运动谱,采用线性系统理论建立船舶摇荡运动模型,模拟波浪中船载光通信机的运动;并以横摇运动为例,给出了它的一个运动实现.