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起重船加装浮箱水动力研究
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作者 刘修成 李涛 +2 位作者 赵琦 陈新权 夏利娟 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第4期84-90,共7页
大型起重船吃水大,为满足浅水作业需求,提出在船体两舷加装浮箱以减小吃水的方案。本文针对5 500 t双臂架变幅式起重船加装浮箱水动力问题,建立数值仿真模型,对起重船加装浮箱后的水动力性能和浮箱与船体之间连接处的载荷进行研究,对加... 大型起重船吃水大,为满足浅水作业需求,提出在船体两舷加装浮箱以减小吃水的方案。本文针对5 500 t双臂架变幅式起重船加装浮箱水动力问题,建立数值仿真模型,对起重船加装浮箱后的水动力性能和浮箱与船体之间连接处的载荷进行研究,对加装浮箱前后的浮态稳性、水动力系数进行计算,并通过时域模拟分析作业工况时的运动预报和连接载荷。研究结果可为该型起重船的加装浮箱设计提供参考。 展开更多
关键词 起重船 浮箱 数值模拟 水动力 运动特性
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5000 t全回转起重船背拉基座结构设计与优化分析
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作者 刘飞飞 徐贺 +3 位作者 朱永健 迟少艳 杜梦潮 吴文开 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第2期66-73,共8页
起重船是海洋工程领域的重要辅助船舶,主起重机为起重船的核心装备,保证其在各工况下安全作业是起重船设计的重中之重。本文以某5000 t起重船为研究对象,为提升该起重船尾吊作业能力并保证安全,在船体主甲板中部位置设置有背拉系固设备... 起重船是海洋工程领域的重要辅助船舶,主起重机为起重船的核心装备,保证其在各工况下安全作业是起重船设计的重中之重。本文以某5000 t起重船为研究对象,为提升该起重船尾吊作业能力并保证安全,在船体主甲板中部位置设置有背拉系固设备,并为保证甲板载货面积不受影响,该设备所在区域甲板开口做下沉式处理。由于系固设备位置特殊,为了避免设备背拉基座及甲板开口区域出现结构型损伤,采用有限元方法针对设备基座在有无总纵弯矩作用下进行强度分析。计算结果表明,在总纵弯矩作用下,船中甲板开口角隅及背拉设备基座加强结构出现明显的应力集中情况。根据有限元结果对该区域结构进行优化设计,优化后整体应力情况得到明显改善,相关内容可为后续相关船型设计提供参考,具有一定的工程参考意义。 展开更多
关键词 起重船 背拉系固设备 有限元计算 结构强度
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起重船用高强钢大厚板焊接残余应力的试验研究 被引量:1
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作者 王信 刘勇 王斌 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期98-102,共5页
以某型起重船结构为研究对象,采用焊接后热作为焊接残余应力消除措施,研究结构的残余应力情况及消除措施的有效性。首先采用焊态和经过焊接后热的两组试板进行焊接残余应力检测并对比,结果表明焊态的试板焊接纵向残余应力最高达552.5 M... 以某型起重船结构为研究对象,采用焊接后热作为焊接残余应力消除措施,研究结构的残余应力情况及消除措施的有效性。首先采用焊态和经过焊接后热的两组试板进行焊接残余应力检测并对比,结果表明焊态的试板焊接纵向残余应力最高达552.5 MPa,接近材料的屈服强度;经后热的试板纵向残余应力最大为385.3MPa,与焊态相比降低了167.2 MPa,下降约30%;同时获取了残余应力分布情况。进一步对起重船导向基座结构的焊缝进行后热并进行应力检测,其纵向焊接残余应力最大值为310.8 MPa,远低于母材屈服强度。本文研究表明:起重船高强钢大厚板在焊态时焊接残余应力较大,需采取措施消除残余应力;采用焊接后热可以大幅降低高强钢大厚板的焊接残余应力水平,焊接后热具有较好的经济性和操作便捷性,在起重船建造过程中建议考虑对大厚板焊缝进行后热以消除焊接残余应力消除。 展开更多
关键词 起重船 高强钢 焊接残余应力 后热
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基于粒子群算法的船用起重机防摆装置结构优化设计 被引量:3
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作者 孙泽文 王生海 +2 位作者 安淋 韩广冬 陈海泉 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第26期11441-11448,共8页
船用起重机在海上作业时因风浪引起吊重摆动导致作业风险较高,需要对起重机加装相应的防摆装置,而在起重机上加装防摆装置会增加起重机负荷影响工作效率,因此需要对船用起重机防摆装置结构进行轻量化设计。针对船用起重机防摆装置,以装... 船用起重机在海上作业时因风浪引起吊重摆动导致作业风险较高,需要对起重机加装相应的防摆装置,而在起重机上加装防摆装置会增加起重机负荷影响工作效率,因此需要对船用起重机防摆装置结构进行轻量化设计。针对船用起重机防摆装置,以装置结构重量最小作为优化目标建立结构优化数学模型。使用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对船用起重机防摆装置进行结构优化设计并对算法参数进行改进。经过优化后,结构总重量较优化前降低了28.64%。对优化过程和结果的分析表明,与结构优化中常用的遗传算法进行比较,PSO算法相比遗传算法可以快速收敛到全局最优解,求解精度高且算法运行稳定,优化后效果满足工程实际应用的需求。验证了PSO算法在船用起重机防摆装置结构优化设计中具有可行性和有效性。 展开更多
关键词 船用起重机 防摆装置 粒子群算法 结构优化
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船用起重机多绳系统同步运动控制策略 被引量:2
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作者 黄哲 赵庭祺 +3 位作者 王生海 程宏宇 陈海泉 韩广冬 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第11期4591-4598,共8页
针对船用起重机在进行起升、变幅动作及受到外部扰动时,船用起重机多绳系统的减摇索之间无法实现同步运动的问题。首先建立了船用起重机多绳系统的运动学和动力学模型,接着提出了模糊PID(proportional,integral,derivative)控制策略,最... 针对船用起重机在进行起升、变幅动作及受到外部扰动时,船用起重机多绳系统的减摇索之间无法实现同步运动的问题。首先建立了船用起重机多绳系统的运动学和动力学模型,接着提出了模糊PID(proportional,integral,derivative)控制策略,最后采用MATLAB/Simulink软件进行仿真分析。结果表明:在模糊PID控制策略下,多绳系统期望绳长与实际绳长的误差逐渐趋向于零,期望绳长速度与实际绳长速度的误差逐渐趋向于零,相比于传统的PID控制效果,模糊PID控制策略具有更高的鲁棒性。 展开更多
关键词 船用起重机 多绳系统 模糊PID 动力学
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三自由度绳驱动波浪补偿装置的动力学建模与振动特性分析
6
作者 李建 王生海 +3 位作者 赵世龙 王建立 韩广冬 孙玉清 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期220-231,共12页
受波浪运动的影响,在使用起重机进行海上补给作业的过程中,吊具容易产生不良运动,严重影响了补给作业的效率和安全性。为实现船用起重机在横摇、纵摇和升沉方向上的波浪补偿功能,提出了一种三自由度绳驱动波浪补偿装置;首先,考虑到不均... 受波浪运动的影响,在使用起重机进行海上补给作业的过程中,吊具容易产生不良运动,严重影响了补给作业的效率和安全性。为实现船用起重机在横摇、纵摇和升沉方向上的波浪补偿功能,提出了一种三自由度绳驱动波浪补偿装置;首先,考虑到不均匀装载工况,基于Newton-Euler法建立了补偿装置的动力学模型,并通过Adams虚拟样机仿真验证了数学模型的正确性;其次,对不均匀装载工况下的绳索张力分布情况进行分析,得到了吊具重心位置的危险分布区域;再次,采用特征值法求解补偿装置的一阶固有频率,得到了载荷质量、绳索刚度以及吊具位姿对补偿装置一阶固有频率的影响规律;最后,在理论分析的基础上,通过试验验证了补偿方案的可行性,并证明了数学模型的正确性。 展开更多
关键词 波浪补偿 船用起重机 绳驱动 动力学分析 振动特性
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规则波作用下起重船吊重动力学仿真 被引量:22
7
作者 王学林 尤心一 胡于进 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1077-1082,共6页
在考虑吊重空间摆动和船体运动的耦合以及流体动力学效应、波浪力、锚索的非线性恢复力等条件下,建立了锚泊起重船动力学模型。分析了起重船在规则波作用下吊重的摆动特征,当外部波浪频率趋近于吊重特征频率时,吊重会发生大的晃动。比... 在考虑吊重空间摆动和船体运动的耦合以及流体动力学效应、波浪力、锚索的非线性恢复力等条件下,建立了锚泊起重船动力学模型。分析了起重船在规则波作用下吊重的摆动特征,当外部波浪频率趋近于吊重特征频率时,吊重会发生大的晃动。比较了船舶在理想简谐运动条件下与在规则波条件下吊重的摆动特征。分析结果表明:作用在船体上的非线性载荷对船舶和吊重的运动影响比较明显。 展开更多
关键词 起重船 规则波 多体动力学 数值仿真
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浮吊船-吊物耦合矢量建模 被引量:4
8
作者 张梁娟 朱昌明 +1 位作者 包继虎 张鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期561-565,共5页
以海上风力发电机安装为研究背景,基于矢量动力学理论,建立了9自由度的浮吊船-吊物耦合的非线性动力学模型。模型将船体简化为刚体,以其在风浪流等载荷激励下的6自由度运动为基础,引入浮吊船和吊物的耦合作用,且吊物的耦合作用通过其对... 以海上风力发电机安装为研究背景,基于矢量动力学理论,建立了9自由度的浮吊船-吊物耦合的非线性动力学模型。模型将船体简化为刚体,以其在风浪流等载荷激励下的6自由度运动为基础,引入浮吊船和吊物的耦合作用,且吊物的耦合作用通过其对船体施加的力和力矩体现。模型同时考虑了风机吊物摆动过程中吊索的弹性变形因素以及吊索的升降作业操作等因素。该模型采用了向量和矩阵记法,具有很强的适用性和通用性。最后在同等设定条件下与以往的研究模型进行了比较,比较结果验证了该模型的有效性。 展开更多
关键词 浮吊船 起重船 吊装 矢量法 耦合作用
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MOSES软件在系泊浮体运动计算中的应用研究 被引量:5
9
作者 李怀亮 徐慧 +2 位作者 谢维维 董璐 高巍 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2013年第6期16-21,共6页
采用MOSES软件计算某起重船迎浪下的水动力性能和运动响应,并对该船进行缩尺比为1:50的模型试验。通过软件计算结果和试验结果的对比,分析计算模型的网格划分、二阶波浪力计算方法和粘性阻尼等关键参数的选取对MOSES计算系泊浮体运动的... 采用MOSES软件计算某起重船迎浪下的水动力性能和运动响应,并对该船进行缩尺比为1:50的模型试验。通过软件计算结果和试验结果的对比,分析计算模型的网格划分、二阶波浪力计算方法和粘性阻尼等关键参数的选取对MOSES计算系泊浮体运动的影响,为MOSES软件在系泊下运动计算方面提出建议。 展开更多
关键词 MOSES软件 系泊分析 模型试验 起重船 波浪力
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全回转起重船作业过程稳性仿真 被引量:9
10
作者 张明霞 夏益美 +1 位作者 林焰 肖进军 《船海工程》 北大核心 2007年第4期137-141,共5页
对船体、起重机分别进行建模,实现了在一定配载与作业半径条件下,起重机吊重全回转过程的船舶实时浮态与稳性的计算及显示,达到了作业前预配载,快速找到最佳配载方案;作业中实时监测船舶作业浮态与稳性变化,保证作业的安全可靠的两大目... 对船体、起重机分别进行建模,实现了在一定配载与作业半径条件下,起重机吊重全回转过程的船舶实时浮态与稳性的计算及显示,达到了作业前预配载,快速找到最佳配载方案;作业中实时监测船舶作业浮态与稳性变化,保证作业的安全可靠的两大目标,具有较强的工程应用价值。 展开更多
关键词 全回转起重船 配载 作业稳性 仿真
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120t起重船扒杆结构强度及稳定性分析 被引量:7
11
作者 王贵彪 王伟 谢永和 《船海工程》 北大核心 2015年第1期33-36,39,共5页
根据《船舶与海上设施起重设备规范》,采用MSC.Patran建立某起重船扒杆有限元模型,在考虑质量载荷、风载等载荷和船舶横纵倾的情况下,对其结构在典型工况的强度与稳定性进行计算分析,并有针对性地提出部分加固改进措施和注意事项。
关键词 起重船 扒杆 有限元 强度 稳定性
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不规则波下起重船吊索动张力特性分析 被引量:4
12
作者 杨晓蓉 周永波 王艳红 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2018年第4期87-94,共8页
为了提高海上过驳作业的安全性,分析起重船和吊物的运动对吊索动张力的影响,首先用三自由度的锥摆模型描述吊物的运动,并根据拉格朗日方程建立了吊物系统的动力学方程以及吊索动张力计算公式;然后,依据Pierson-Moskowitz谱表示不规则波... 为了提高海上过驳作业的安全性,分析起重船和吊物的运动对吊索动张力的影响,首先用三自由度的锥摆模型描述吊物的运动,并根据拉格朗日方程建立了吊物系统的动力学方程以及吊索动张力计算公式;然后,依据Pierson-Moskowitz谱表示不规则波面升高,得到不规则波波面升高时间历程作为船体运动的外激励,计算了时域内船体六自由度的运动响应;随后,将船体六自由度运动响应作为激励计算吊物的运动响应以及吊索的动张力;最后,以一条起吊重量为1 300t的起重船为例进行数值仿真,分析了三种工况条件下吊物的运动响应和吊索的动张力,包括时域分析和谱分析。分析结果表明:波高对吊索动张力的影响较大,当波高达到1m时,斜浪下(45°)吊索动张力是波高0.1m时吊索动张力的14倍;在共振区域吊索动张力急剧增加,在波高为1m时,斜浪下(45°)共振区间的吊索动张力是非共振区间吊索动张力的近33倍;匀速起吊或下降吊物,并不会额外增加吊索动张力;在非共振区吊索动张力响应的频率范围跨度较大,而在共振区,响应频率范围相对较小,能量更加集中,峰值特性明显。 展开更多
关键词 海上过驳 起重船 吊物系统 吊索动张力 不规则波 时域分析 谱分析
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岸桥用集装箱船舶系泊装卸安全监测系统的仿真及实测 被引量:3
13
作者 曹民 黄秀松 +4 位作者 董国祥 陆青 王丹 江灏 生绿伟 《中国航海》 CSCD 北大核心 2021年第2期90-96,共7页
由于系泊装卸时船摇运动存在缆桩系缆力和护舷挤靠力的双侧碰撞约束、以及吊具抓放箱载荷的间歇随机激励,传统测量方法难以在系泊装卸时准确测量船摇固有周期、稳态倾角和平均型吃水。为得到不含双侧系泊约束的局部自由倾角波形,根据小... 由于系泊装卸时船摇运动存在缆桩系缆力和护舷挤靠力的双侧碰撞约束、以及吊具抓放箱载荷的间歇随机激励,传统测量方法难以在系泊装卸时准确测量船摇固有周期、稳态倾角和平均型吃水。为得到不含双侧系泊约束的局部自由倾角波形,根据小倾角横摇时阻尼力矩与角速度呈线性关系、有阻尼横摇运动微分方程的解可用幅值随时间呈指数规律衰减的正/余弦函数表达等原理,利用系泊装卸时激发的小幅船摇运动和岸桥吊具上加装的动态倾角计,通过移动限幅序列中值法、去顶分段衰减正弦曲线参数辩识等算法求解固有周期、稳态倾角和初稳性高,实现系泊装卸时对集装箱船舶的浮态和稳性进行实时监测和预警,为码头和船方及时采取积载或压载调整提供数据参考,以防范码头装卸作业引发的货箱落水、船舶倾覆和航道堵塞等事故灾难。经数值仿真和现场试验分析,初步验证了设计方案的可行性和有效性,但其监测精度、效率和适用面等局限性尚待改进优化。 展开更多
关键词 集装箱 岸桥 船舶 浮态 稳性 系泊 装卸 安全
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1000t起重船扒杆结构强度有限元分析 被引量:9
14
作者 周国宝 米旭峰 渠延模 《科学技术与工程》 2009年第17期5252-5255,共4页
采用MSC/Nastran对扒杆结构在4种工况下的强度进行了有限元分析,介绍了有限元模型建模方式、计算工况以及许用应力的计算,并对计算结果进行了分析。结果表明扒杆结构各主要构件强度均满足规范要求,并可作为改进设计的参考。
关键词 起重船 扒杆 计算工况 强度 有限元
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起重船吊物系统动力响应仿真分析 被引量:44
15
作者 任会礼 王学林 +1 位作者 胡于进 李成刚 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2665-2668,共4页
起重船在波浪的作用下会引起吊重的大幅摆动,从而导致海上作业被迫停工。根据拉格朗日方程建立了吊物摆振三维非线性动力学模型,其中考虑了起重机吊重的升降运动等操作。采用数值仿真的方法对吊重的动力响应进行了研究,结果表明吊索长... 起重船在波浪的作用下会引起吊重的大幅摆动,从而导致海上作业被迫停工。根据拉格朗日方程建立了吊物摆振三维非线性动力学模型,其中考虑了起重机吊重的升降运动等操作。采用数值仿真的方法对吊重的动力响应进行了研究,结果表明吊索长度、起吊速度以及激励频率等因素对吊物系统动力响应有重要影响,且吊重的面内、外摆角之间存在相互耦合作用。得到的结论可用于起重船吊物系统振动的预测与控制。 展开更多
关键词 起重船 吊物系统 数值仿真 动力响应
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海上浮式集装箱起重机非线性动力学模型及试验验证 被引量:2
16
作者 孙友刚 董达善 +2 位作者 李万莉 强海燕 刘玮杰 《中国工程机械学报》 北大核心 2017年第6期482-487,共6页
浮式集装箱起重机能够对锚泊在深海的大型集装箱运输船进行装卸作业.对浮式集装箱起重机在波浪引起的船体运动下的动力学模型进行研究,将船体的升沉、横摇和纵摇运动当作起重机的主要外部激励.引入固定于船体的非惯性坐标系统和齐次坐... 浮式集装箱起重机能够对锚泊在深海的大型集装箱运输船进行装卸作业.对浮式集装箱起重机在波浪引起的船体运动下的动力学模型进行研究,将船体的升沉、横摇和纵摇运动当作起重机的主要外部激励.引入固定于船体的非惯性坐标系统和齐次坐标变换矩阵,采用Lagrange法推导得出小车、船体运动和吊重摆动耦合的非线性动力学方程.该模型可以用于浮式集装箱起重机的动力学特性分析和控制律设计.最后搭建试验平台,通过试验证明了提出的浮式集装箱起重机数学模型的有效性. 展开更多
关键词 浮式集装箱起重机 船体运动 动力学模型 吊重摆振
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大型起重船在规则波中的频域响应分析 被引量:3
17
作者 王文浩 王跃齐 +3 位作者 贾国强 周方 冯泽奇 张晓磊 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第22期36-42,共7页
本文基于势流理论和波浪的辐射/绕射理论,以3600t起重船作为研究对象,利用水动力分析软件Aqwa研究了波浪载荷对起重船的频域响应特性,计算了不同海底深度下起重船作业时的附加质量和辐射阻尼,以及当遭遇横向海流载荷危险工况时,不同航... 本文基于势流理论和波浪的辐射/绕射理论,以3600t起重船作为研究对象,利用水动力分析软件Aqwa研究了波浪载荷对起重船的频域响应特性,计算了不同海底深度下起重船作业时的附加质量和辐射阻尼,以及当遭遇横向海流载荷危险工况时,不同航速对起重船动态响应的影响。结果表明:在低频区域内,起重船的附加质量和辐射阻尼随着水深的增大而减小,而高频区域内几乎不受海水深度的影响。当起重船遭受横向波浪冲击时,航速也对其本身的动态稳定性略有影响,且频率介于0.75~1.0 rad/s之间处于危险作业范围,通过上述动态响应等分析,为起重船作业时的波浪载荷预报提供可靠的理论依据。 展开更多
关键词 势流理论 起重船 附加质量 辐射阻尼
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船用起重机升沉补偿系统建模与仿真 被引量:10
18
作者 张大兵 乌建中 +1 位作者 郑福来 来鑫 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期794-797,809,共5页
为了减小船用起重机在海上作业时风浪对吊装的影响,介绍了一种船用起重机的升沉补偿系统,建立了系统的动力学状态空间模型。取船的升沉运动位移作为系统输入量,通过选择不同的状态变量作为反馈量,仿真分析了悬停状态下被动补偿模式和主... 为了减小船用起重机在海上作业时风浪对吊装的影响,介绍了一种船用起重机的升沉补偿系统,建立了系统的动力学状态空间模型。取船的升沉运动位移作为系统输入量,通过选择不同的状态变量作为反馈量,仿真分析了悬停状态下被动补偿模式和主动-被动补偿模式下载荷位移的变化,最后根据仿真结果比较分析了两种补偿模式下的动态性能,确定了以串级控制方式作为主动-被动补偿模式的控制策略。 展开更多
关键词 船用起重机 主动-被动升沉补偿 复合油缸 串级控制
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深水铺管起重船作业视景仿真研究 被引量:3
19
作者 吴有力 袁利毫 +2 位作者 徐家哲 周小龙 徐金文 《船海工程》 2013年第2期139-143,共5页
基于三维建模软件MultiGen Creator、实时仿真软件Vega Prime和程序开发软件Visual Studio2005开发深水铺管起重船驾驶模拟系统的视景仿真子系统,结合深水铺管起重船实际作业环境特点和训练要求,逼真模拟了深水铺管起重船的航行环境,以... 基于三维建模软件MultiGen Creator、实时仿真软件Vega Prime和程序开发软件Visual Studio2005开发深水铺管起重船驾驶模拟系统的视景仿真子系统,结合深水铺管起重船实际作业环境特点和训练要求,逼真模拟了深水铺管起重船的航行环境,以三通道视景显示技术直观再现船舶海上航行状态和作业场景,包括场景漫游、波浪仿真、海洋特效、大气环境仿真和碰撞检测,为驾驶人员的桌面级驾驶培训提供感官上真实生动的虚拟场景。 展开更多
关键词 深水铺管起重船 视景仿真 三维建模 程序开发
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基于Unity3D的工程船克令吊交互仿真设计 被引量:11
20
作者 张晓曦 尹勇 《船海工程》 北大核心 2018年第1期168-171,共4页
针对当下对工程船克令吊操作人员进行的实操训练中存在训练时间长、成本高且安全风险大等问题,基于虚拟现实技术开发具有多功能和良好交互性的海洋工程船克令吊仿真系统,在研究克令吊整体吊臂和上端吊臂运动及仿真系统与航海模拟器集成... 针对当下对工程船克令吊操作人员进行的实操训练中存在训练时间长、成本高且安全风险大等问题,基于虚拟现实技术开发具有多功能和良好交互性的海洋工程船克令吊仿真系统,在研究克令吊整体吊臂和上端吊臂运动及仿真系统与航海模拟器集成等关键技术的基础上,采用3DMax构建克令吊的三维模型后利用Unity3D引擎对克令吊的操纵进行交互仿真开发,模拟真实情况下克令吊的相关功能,同时增加第一人称视角,实现克令吊的交互操纵功能。 展开更多
关键词 工程船克令吊 UNITY3D 虚拟现实 交互
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