舰船仿真技术发展综述

概述了我国舰船半实物仿真、分布交互仿真及三维视景仿真研究与应用技术的发展状况，分析了建模与仿真VVA研究、专用仿真工具开发的必要性及研究目标，并对行业仿真技术的发展进行了展望。     

舰船动力装置的虚拟维修训练系统研究

利用当前先进的三维CAD软件，对舰船动力装置零部件进行了实体建模；应用三维CAD软件的VRML输出接口和JAVA编程技术，使三维模型脱离原CAD平台，可在IE浏览器中进行三维模型浏览，并可实现对三维模型的交互操作；最后利用JAVA APPLET和Java Script编制了训练测试模块，通过此模块可对训练人员拆装组合件顺序的对错进行测试。     

复杂非金属减震结构的建模与等效研究

针对减震系统中复杂非金属减震结构数值分析和等效处理的需求,利用有限元方法对预弯柱体非金属减震器进行建模和分析,获得了与实验测试吻合良好的计算结果。在此基础上,提出一种利用实物实验或数值实验数据等效复杂非金属减震结构的等效模型处理方法。该方法利用三维实体结构等效复杂非金属减震器外形和连接关系,以实际减震器的单轴压缩实验和应力松弛实验数据获得等效模型的超弹和粘弹材料参数。实例分析表明,基于三维实体结构的等效模型能够有效表征实际减震器在复杂减震系统中的连接关系,并在主工作方向上有效模拟实际减震结构的力学响应特性。     

高速游艇驾驶仿真系统研究与设计

对高速游艇的舵机、主机、运动和姿态进行了建模和计算机仿真。结合高速游艇船体等实物,构造了半实物的高速游艇驾驶实时仿真系统。给出了系统的设计方案,完成了整个系统的硬件和软件设计、调试及半实物实时仿真。实际应用表明,本文研制的高速游艇驾驶仿真系统可以作为船舶驾驶和操纵的模拟演示装置,也可作为训练船舶驾驶员的仿真器。     

基于Unity3D的起重机结构组成与检测技术教学系统研究

针对传统起重机检测培训效率低、周期长、针对性差等问题,设计了一种起重机结构组成与检测技术教学系统。选取门式起重机为研究对象,基于Unity3D平台,采用三维建模软件Maya对起重机各金属机构及辅助装置进行仿真建模,结合Photoshop、碰撞检测、NGUI交互界面设计等关键技术,利用C#语言编程完成了资料库、装配训练、检测训练、用户测试4个功能模块的开发。实践表明,该系统具备良好的操作性与交互性,弥补了传统培训方式的不足,提高了培训效率与质量。     

复杂非金属减震结构的建模与等效研究

针对减震系统中复杂非金属减震结构数值分析和等效处理的需求,利用有限元方法对预弯柱体非金属减震器进行建模和分析,获得了与实验测试吻合良好的计算结果.在此基础上,提出一种利用实物实验或数值实验数据等效复杂非金属减震结构的等效模型处理方法.该方法利用三维实体结构等效复杂非金属减震器外形和连接关系,以实际减震器的单轴压缩实验和应力松弛实验数据获得等效模型的超弹和粘弹材料参数.实例分析表明,基于三维实体结构的等效模型能够有效表征实际减震器在复杂减震系统中的连接关系,并在主工作方向上有效模拟实际减震结构的力学响应特性.     

基于Creator和VRML/Java的核动力装置虚拟仿真技术研究

针对核动力主要装置设备的拆分、装配仿真训练，分析建模过程，利用MultiGen—Creator建模软件构建各种装备的三维模型，通过VRML来构建虚拟场景环境，利用Java编程实现训练过程的交互性，实例探讨核动力装置虚拟仿真的具体实现，证明该方案具有很好的应用前景。     

基于三维虚拟船舶的驾驶员实操训练平台开发

针对STCW公约马尼拉修正案的实施和船舶驾驶员的实操培训,开发不受时间和地点限制的训练平台,运用人机交互技术设计并优化人机交互界面;运用三维建模技术建立船舶、港口、航标、小岛等三维模型;应用船舶操纵性分离建模理论,建立船舶运动6自由度数学模型;运用场景漫游技术、碰撞检测技术以及三维交互技术实现三维场景中漫游与交互;结合专家系统及智能评估技术,实时给出训练辅助信息及对训练效果的评判。在平台上可以完成船舶进出港操纵、船舶避碰、船舶甲板设备操作及保养等训练和考核。经测试表明,该平台可以满足公约及船公司对船舶驾驶员训练的需求。     

基于型线图的船舶三维自动建模算法研究及实现

利用AutoCAD和SolidWorks的VBA二次开发环境,实现了船体三维模型的建立,通过实例验证了算法的适用性和可靠性,比传统方法具有更高的建模效率与精度,为全面实现船舶三维有限元自动建模进行基础研究。     

基于SolidWorks的AUV耐压舱体设计与校核

自主式水下航行器的耐压和密封是非常关键的两方面,基于SolidWorks软件对324型AUV耐压舱体进行了设计与仿真校核。综合考虑薄膜理论和不连续效应,根据NSGA-Ⅱ算法实现多目标优化,确定出直舱和封头的基本尺寸,利用美国海军试验水槽公式和稳定条件进行初步验证,以保证强度和稳定性。根据得出的几何尺寸在SolidWorks里完成三维建模,并在Simulation模块中完成数值模拟仿真,最终对舱体进行实际耐压试验,将结果和理论计算、软件仿真进行对比。针对直舱段舱体不同尺寸和材料进行了三维建模和数值仿真,得出相应结论。     

内河船舶驾驶仿真系统研制

对内河船舶的舵机、主机、运动和姿态进行了建模和计算机仿真。结合船体等实物 ,构造了半实物的船舶驾驶实时仿真系统。给出了系统的设计方案 ,完成了整个系统的硬件和软件设计、调试及半实物实时仿真。实际应用表明 ,研制的驾驶仿真系统可以作为船舶驾驶和操纵的模拟演示装置 ,也可作为训练船舶驾驶员的仿真器。     

基于SolidWorks的AUV耐压舱体设计与校核

自主式水下航行器的耐压和密封是非常关键的两方面,基于SolidWorks软件对324型AUV耐压舱体进行了设计与仿真校核。综合考虑薄膜理论和不连续效应,根据NSGA-Ⅱ算法实现多目标优化,确定出直舱和封头的基本尺寸,利用美国海军试验水槽公式和稳定条件进行初步验证,以保证强度和稳定性。根据得出的几何尺寸在SolidWorks里完成三维建模,并在Simulation模块中完成数值模拟仿真,最终对舱体进行实际耐压试验,将结果和理论计算、软件仿真进行对比。针对直舱段舱体不同尺寸和材料进行了三维建模和数值仿真,得出相应结论。     

Auto CAD与Solid Works的综合运用

综合利用二维和三维机械软件进行设计和加工结构复杂零件,可以充分发挥二维软件的便捷和三维软件立体建模、分析等功能.介绍了将Solid Works和Auto CAD综合运用,利用已有机械资料进行设计修改的做法.     

基于OpenGL的三维地形可视化技术与实现

介绍了OpenGL和三维地形的相关概念,详细说明了三维地形的制作以及可视化实现。利用建模技术建立了三维地形模型,在场景中使用光照、纹理映射技术,使图像具有较强真实感,并通过键盘,实现人机交互,实现了三维地形可视化。     

多任务约束条件下基于强化学习的水面无人艇路径规划算法

本文提出一种多任务约束条件下基于强化学习的水面无人艇路径规划算法。利用灰色预测进行区域建议,提升神经网络检测连续视频帧中水面目标的速度和准确率,进而提高了路径规划环境建模的准确性。基于Q_learning算法进行在线训练,完成多任务约束条件下的无人艇路径规划。针对Q_learning算法在多任务约束条件下收敛较慢的问题,提出了一种基于任务分解奖赏函数的Q_learning算法。通过仿真试验,验证了在多任务约束条件下,采用强化学习进行路径规划的可行性,并通过实物试验,验证了该算法能够满足实际要求。     

基于三维结构设计与分析软件平台的舰船结构性能快速评估

本文探讨开发三维结构设计软件与结构有限元分析软件的数据接口,实现从舰船三维结构设计到CAE分析的自动建模,并在结构分析软件的基础上,开发全船分析载荷转换与自动施加、惯性力平衡、计算结果自动后处理等功能,最终建立一个三维结构设计与分析的统一数据平台.以一艘目标舰为例,完成了从Tribon建模、模型转换、自动加载、惯性力平衡到计算结果分析的全部过程,表明统一平台的开发,大大节省了建模、分析时间,有利于在结构模型修改的基础上快速完成CAE模型的修改,实现了结构性能的快速评估,对舰船的开发设计具有实用意义.     

蛟龙号机械手水下作业虚拟训练系统设计

为了解决目前载人深潜器机械手操作人员的实物培训中存在的培训成本高且安全风险大等问题,基于虚拟现实技术设计一种用于操作人员虚拟训练的蛟龙号水下作业仿真系统。采用3ds Max构建蛟龙号的三维模型,利用Unity3D引擎进行蛟龙号机械手的操纵交互,通过三维几何变换模拟机械手的相关功能,实现了蛟龙号机械手水下作业虚拟训练系统。该仿真系统可运行于多个主流平台上,基本满足教学培训的需求。     

3D打印技术船舶三维建模设计

受到船舶结构数据测量与转换误差的影响,导致船舶三维模型存在完整性低、建模周期长的问题,为此利用3D打印技术建立船舶三维模型。首先测量船体结构的三维数据,并根据测量结果划分船舶结构。参数化计算组成船舶组件,利用3D打印技术生成船舶组件模型,并降低船舶结构模型误差。按照船舶组成结构连接各个组件,得出船舶三维建模结果。通过与传统建模方法的对比,设计方法得出三维模型的完整度提高了19.72,且建模周期有所缩短。     

基于OpenGL的螺旋桨几何造型程式化实现

介绍通过螺旋桨设计图纸提供的型值数据等进行螺旋桨三维几何建模的方法。利用VC++6.0编制了适合于各种类型螺旋桨的三维几何建模程序,并借助OpenGL技术实现了三维螺旋桨造型及其尾涡面的显示与人机交互功能,提高了螺旋桨三维几何建模的效率。研究中所进行的对桨叶、尾涡面以及桨毂面元网格的计算也为螺旋桨水动力数值预报提供了基础。     

基于OpenGL的螺旋桨几何造型程式化实现

介绍通过螺旋桨设计图纸提供的型值数据等进行螺旋桨三维几何建模的方法.利用VC++6.0编制了适合于各种类型螺旋桨的三维几何建模程序,并借助OpenGL技术实现了三维螺旋桨造型及其尾涡面的显示与人机交互功能,提高了螺旋桨三维几何建模的效率.研究中所进行的对桨叶、尾涡面以及桨毂面元网格的计算也为螺旋桨水动力数值预报提供了基础.