[实用新型]一种船舶运动与主机推进网络控制仿真装置

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种船舶运动与主机推进网络控制仿真装置。

背景技术

船舶作为海上交通运输的重要工具，长期以来船舶主动力装置与航向控制两个系统是完全独立的，而实际上，船舶主动力装置的控制与船舶运动密切相关，根据船舶操纵原理，舵与水的相对速度越高，舵效就越明显。船速高时，操舵的控制作用效果显著；在船舶靠离泊时，通常船速较低，这时仍需要频繁控制主机转速，使螺旋桨产生相对于舵叶的水流，以保证操舵效果从而获得良好的船舶操纵特性。船舶柴油主机在额定负荷及其近旁工作点时效率最高，此时主机运行于经济、稳定可靠的工作状态。当船舶转向时，舵要偏转一个角度，船体在斜水流中前进，船舶阻力要比直线航行时明显增加，在相同的螺旋桨转速下，船速会降低，螺旋桨特性曲线变陡，可能产生主机排烟温度升高、燃烧不完全，机械负荷超负荷的情况，严重时可引起主机气缸套、气缸盖损坏。

以往对于船舶主机和操舵完全独立的控制方式，存在明显的局限性，若能实现这两个系统的协调控制，既可实现船舶节能，又可减少对于船舶主机运行的不利影响，从而有利于取得船舶运动控制的优化效果。

发明内容

本实用新型为实现船舶的综合节能优化控制并提高船舶系统的整体经济性，综合考虑船舶操舵与主机两方面的因素，提出一种船舶运动与主机推进网络控制仿真装置。

本实用新型的技术方案是：一种船舶运动与主机推进网络控制仿真装置，主要由船舶运动虚拟现实仿真场景1、船舶柴油主机三维运动模型2、自动操舵系统3、集控室主机遥控系统及驾控台主机遥控单元4、系统调度服务器5和DCOM(Distributed Component Object Model)群组通信6六部分组成。船舶运动虚拟现实仿真场景1、船舶柴油主机三维运动模型2、自动操舵系统3、集控室主机遥控系统及驾控台主机遥控单元4和系统调度服务器5分别通过DCOM群组通信6实现数据的相互连接。所述的船舶柴油主机三维运动模型2、自动操舵系统3、集控室主机遥控系统及驾控台主机遥控单元4、系统调度服务器5和DCOM群组通信6由VC(Visual C++)开发，船舶运动虚拟现实仿真场景1由VC和WTK(World Tool Kit)混合编程实现。系统调度服务器5利用逻辑时间和逻辑时间戳机制，采用一种同步启动调度策略对船舶运动虚拟现实仿真场景1、船舶柴油主机三维运动模型2、自动操舵系统3和集控室主机遥控系统及驾控台主机遥控单元4进行协调调度，实现各仿真子系统加入，仿真启动，仿真运行、仿真结束控制。DCOM群组通信6通过构建DCOM群组通信6模型，采用一种动态和静态调度相结合的集中式负载平衡解决方案，实现各仿真子系统的多点通信要求。

本实用新型的优点和有益效果是：能让用户实现对虚拟船舶航向和航速的网络控制，同时给网络控制算法、实时调度算法等理论研究者提供一种实际的算法验证平台，提高船舶运动控制效果；有利于船舶航行安全；有利于防止柴油机过载和提高动力装置可靠性和经济性；有利于建立航海和轮机综合模拟器，提高模拟器的精度和船员的训练水平。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图中：1、船舶运动虚拟现实仿真场景，2、船舶柴油主机三维运动模型，3、自动操舵系统，4、集控室主机遥控系统及驾控台主机遥控单元，5、系统调度服务器，6、DCOM群组通信。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细地描述：

如图1所示，本实用新型主要由船舶运动虚拟现实仿真场景1、船舶柴油主机三维运动模型2、自动操舵系统3、集控室主机遥控系统及驾控台主机遥控单元4、系统调度服务器5和DCOM群组通信6六部分组成。船舶运动虚拟现实仿真场景1、船舶柴油主机三维运动模型2、自动操舵系统3、集控室主机遥控系统及驾控台主机遥控单元4、系统调度服务器5分别通过DCOM群组通信6实现数据的相互连接。

一、船舶运动虚拟现实仿真场景1的设计与实现：该子系统由VC++和WTK混合编程实现。仿真模拟的船舶是超巴拿马型第五代集装箱船5446TEU系列集装箱船，该集装箱船设备先进，载重量大，最大航速达到27节，额定航速为24.5节。具体参数为船长280米，两柱间长267米，船宽39.8米，船舶空载质量3.5453万吨，船舶满载质量6.5531万吨，设计吃水T12.532米，满载吃水14.032米。WTK是World Tool Kit的缩写，为Sense8公司开发产品，它是一个用于虚拟现实环境的软件工具包，通过以C/C++外挂平台的方式，为用户提供一个完整的三维虚拟环境交互开发平台。