船舶推进装置模拟单元虚拟设计

发布时间：2017-08-10 14:15

  本文关键词：船舶推进装置模拟单元虚拟设计

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【摘要】：随着世界贸易的迅速发展,船舶行业的运输量已日趋增加。世界和中国都需要大规模的航运。中国对外贸易1.15亿USD,其中百分之九十是通过远洋航运实现。其中,石油进口1.2亿吨,居世界第二。每天都有以千万吨计的油轮正在为中国运送石油。世界集装箱运输量的1/3在中国。世界前十位的集装箱港口中,中国的香港、上海、深圳分贝占据第一、第三、第四位。船舶是航运的主体,穿梭于港口之间,其前进和操纵的能力来自于其推进装置。所以对船舶主推进装置的学习,已经成为现在船员培训中的一个重点项目。 本文主要对船舶推进系统进行研究和设计。主要内容分以下几部分： 首先,介绍了船舶推进系统的组成和工作原理,并着重介绍了现在最常用的主遥控系统。并根据质量和能量守恒定律及理想气体状态方程以及螺旋桨工作原理建立了船舶推进系统的数学模型。并利用MATLAB的Simulink仿真平台对7s80MC柴油机数学模型进行动态仿真,得出不同负荷下的动态曲线。 然后使用3ds Max创建推进系统的三维模型,并对其进行渲染优化处理。然后将三维模型导入XNA的游戏引擎中。实现虚拟漫游和操作。 最后,在.NET平台下,利用UDP协议将仿真软件与虚拟推进系统的三维实体相结合,实现交互操作,使二者的实时数据和状态保持一致。 课题研究成果表明,虚拟现实技术实现船舶推进系统漫游的可能性,轮机模拟器实现的二维仿真系统和三维虚拟模型交互将对船员培训提供了优秀的学习环境。
【关键词】：推进系统 虚拟现实 XNA 交互
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.9;U664.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 课题意义11-12
• 1.3 国内外对虚拟现实的研究现状12-13
• 1.3.1 国外的研究现状12
• 1.3.2 国内的研究现状12-13
• 1.4 课题的主要内容13-15
• 第2章 船舶推进系统的概述15-18
• 2.1 船舶推进系统通常的两种类型15
• 2.1.1 原动机主动力装置15
• 2.1.2 电力推进的船舶动力装置15
• 2.2 船舶推进系统的介绍15-18
• 2.2.1 船舶主推进系统15
• 2.2.2 AutoChief C20主推进控制系统15-18
• 第3章 船舶主推进系统的仿真研究18-33
• 3.1 MAN B&W MC型柴油机的物理模型18-20
• 3.2 可调距螺旋桨的物理模型20-21
• 3.3 柴油机的数学模型21-28
• 3.3.1 过量空气系数22-23
• 3.3.2 指示热效率23-24
• 3.3.3 扭矩及排温24
• 3.3.4 摩擦损失及负荷24-25
• 3.3.5 柴油机转子25
• 3.3.6 涡轮增压器25-26
• 3.3.7 中冷器26-27
• 3.3.8 进气管27
• 3.3.9 排气管27-28
• 3.4 螺旋桨的推进特性28-29
• 3.5 模型仿真结果29-33
• 第4章 二维仿真软件33-42
• 4.1 开发工具33-34
• 4.1.1 开发平台33
• 4.1.2 开发语言33-34
• 4.2 二维仿真软件的实现34-42
• 4.2.1 仿真对象34
• 4.2.2 DMS-2013轮机模拟器介绍34-35
• 4.2.3 船舶推进系统的控制模式35-37
• 4.2.4 仿真软件界面介绍37-42
• 第5章 三维模型的创建及优化42-52
• 5.1 三维软件的介绍及选择42-43
• 5.2 三维建模的流程43
• 5.3 三维模型的建立43-47
• 5.4 贴图的制作47-48
• 5.5 添加材质和贴图48-52
• 第6章 船舶推进系统虚拟现实的实现52-69
• 6.1 XNA技术52-60
• 6.1.1 XNA平台的介绍52-53
• 6.1.2 XNA的基本框架53-55
• 6.1.3 XNA的三维图形显示原理55-58
• 6.1.4 可编程流水线58-59
• 6.1.5 粒子系统59-60
• 6.2 虚拟漫游的实现60-65
• 6.2.1 模型的导入60-61
• 6.2.2 摄像机的设计61-63
• 6.2.3 碰撞检测63-65
• 6.3 交互操作65-69
• 第7章 结论与展望69-71
• 7.1 研究结论69
• 7.2 工作展望69-71
• 参考文献71-74
• 附录 通讯协议的部分代码74-75
• 致谢75-76
• 研究生履历76

【参考文献】

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本文编号：651144