起重鋪管船作業(yè)視景仿真及軟件開發(fā)集成技術(shù)研究.pdf

1、“海洋石油201”是世界上第一艘同時(shí)具備3000米深水鋪管能力、4000噸級(jí)重型起重能力和DP3級(jí)全電力推進(jìn)的動(dòng)力定位的深水鋪管起重工程作業(yè)船。本人所屬課題組開發(fā)了一套視景仿真培訓(xùn)系統(tǒng),模擬“海洋石油201”的鋪管和起重作業(yè)過程。本論文的主要研究方向是仿真船舶在不同海況下,自由航行時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況,開發(fā)仿真系統(tǒng)的配套軟件,并集成和調(diào)試仿真系統(tǒng)。
　　 鋪管和起重兩個(gè)作業(yè)過程都是非常復(fù)雜的。概述了兩種作業(yè)涉及到的主要裝備和作業(yè)過程。<

2、br>　　 分別從軟件開發(fā)和硬件層架構(gòu)兩個(gè)方面,闡述了深海起重鋪管船作業(yè)仿真系統(tǒng)的組成。軟件開發(fā)包括三維模型模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、人機(jī)交互界面、動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)。硬件上由DP控制系統(tǒng)、模擬操作臺(tái)、視景仿真服務(wù)器組成。并從數(shù)據(jù)流的角度詳述了硬件子系統(tǒng)間和核心軟件模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)交流和轉(zhuǎn)換。
　　 這套系統(tǒng)不僅僅是單純的視景仿真,還包括動(dòng)力學(xué)的仿真。因此除了利用軟件的內(nèi)置動(dòng)力學(xué)模塊,還建立了三個(gè)數(shù)學(xué)模型,起著擴(kuò)充海洋動(dòng)力學(xué)模塊的功能。依據(jù)

3、“海洋石油201”的設(shè)計(jì)參數(shù),論述利用海浪譜密度函數(shù)對(duì)隨機(jī)波浪模型建模和編程的方法,利用虛擬仿真軟件對(duì)船舶在不同海況下、自由航行時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行仿真。對(duì)傳統(tǒng)鋪管理論和吊機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)理論進(jìn)行了闡述,并比較不同理論間的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合本項(xiàng)目開發(fā)的數(shù)學(xué)模型,給出了軟件實(shí)現(xiàn)。
　　 人機(jī)交互軟件的前臺(tái)功能是顯示數(shù)據(jù)輸入、輸出面板和顯示仿真畫面,后臺(tái)功能是封裝虛擬仿真控件、集成各個(gè)子功能模塊、數(shù)學(xué)模型模塊,是軟件系統(tǒng)的核心模塊。描述軟件的主界面布

4、局,并對(duì)界面上的不同控件進(jìn)行了二次開發(fā)。以典型的子功能模塊為例介紹了一般開發(fā)技術(shù)。深海鋪管起重船作業(yè)視景仿真系統(tǒng)是一套半物理仿真系統(tǒng),不同的硬件子系統(tǒng)間存在著數(shù)據(jù)的交換。這個(gè)功能由網(wǎng)絡(luò)模塊負(fù)責(zé)。分析子系統(tǒng)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)構(gòu)成和特點(diǎn),設(shè)計(jì)用于信息交換的數(shù)據(jù)包,利用UDP協(xié)議建立硬件子系統(tǒng)間的通信。核心軟件內(nèi)部同樣存在著數(shù)據(jù)流的交換,其中一部分是視景仿真控件和人機(jī)交互界面間的交換。分析二者間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和交換流程。
　　 集成界面和各子功