[實用新型]一種船舶運動與主機推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)控制仿真裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820015115.8
• 申請日: 2008-08-12
• 公開（公告）號: CN201237711Y
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈智鵬;郭晨;李暉;孫建波;史成軍
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 大連八方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 衛(wèi)茂才

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種船舶運動與主機推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)控制仿真裝置。

背景技術(shù)

船舶作為海上交通運輸?shù)闹匾ぞ撸L期以來船舶主動力裝置與航向控制兩個系統(tǒng)是完全獨立的，而實際上，船舶主動力裝置的控制與船舶運動密切相關(guān)，根據(jù)船舶操縱原理，舵與水的相對速度越高，舵效就越明顯。船速高時，操舵的控制作用效果顯著；在船舶靠離泊時，通常船速較低，這時仍需要頻繁控制主機轉(zhuǎn)速，使螺旋槳產(chǎn)生相對于舵葉的水流，以保證操舵效果從而獲得良好的船舶操縱特性。船舶柴油主機在額定負(fù)荷及其近旁工作點時效率最高，此時主機運行于經(jīng)濟、穩(wěn)定可靠的工作狀態(tài)。當(dāng)船舶轉(zhuǎn)向時，舵要偏轉(zhuǎn)一個角度，船體在斜水流中前進(jìn)，船舶阻力要比直線航行時明顯增加，在相同的螺旋槳轉(zhuǎn)速下，船速會降低，螺旋槳特性曲線變陡，可能產(chǎn)生主機排煙溫度升高、燃燒不完全，機械負(fù)荷超負(fù)荷的情況，嚴(yán)重時可引起主機氣缸套、氣缸蓋損壞。

以往對于船舶主機和操舵完全獨立的控制方式，存在明顯的局限性，若能實現(xiàn)這兩個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，既可實現(xiàn)船舶節(jié)能，又可減少對于船舶主機運行的不利影響，從而有利于取得船舶運動控制的優(yōu)化效果。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型為實現(xiàn)船舶的綜合節(jié)能優(yōu)化控制并提高船舶系統(tǒng)的整體經(jīng)濟性，綜合考慮船舶操舵與主機兩方面的因素，提出一種船舶運動與主機推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)控制仿真裝置。

本實用新型的技術(shù)方案是：一種船舶運動與主機推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)控制仿真裝置，主要由船舶運動虛擬現(xiàn)實仿真場景1、船舶柴油主機三維運動模型2、自動操舵系統(tǒng)3、集控室主機遙控系統(tǒng)及駕控臺主機遙控單元4、系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)器5和DCOM(Distributed?Component?Object?Model)群組通信6六部分組成。船舶運動虛擬現(xiàn)實仿真場景1、船舶柴油主機三維運動模型2、自動操舵系統(tǒng)3、集控室主機遙控系統(tǒng)及駕控臺主機遙控單元4和系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)器5分別通過DCOM群組通信6實現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互連接。所述的船舶柴油主機三維運動模型2、自動操舵系統(tǒng)3、集控室主機遙控系統(tǒng)及駕控臺主機遙控單元4、系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)器5和DCOM群組通信6由VC(Visual?C++)開發(fā)，船舶運動虛擬現(xiàn)實仿真場景1由VC和WTK(World?Tool?Kit)混合編程實現(xiàn)。系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)器5利用邏輯時間和邏輯時間戳機制，采用一種同步啟動調(diào)度策略對船舶運動虛擬現(xiàn)實仿真場景1、船舶柴油主機三維運動模型2、自動操舵系統(tǒng)3和集控室主機遙控系統(tǒng)及駕控臺主機遙控單元4進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)度，實現(xiàn)各仿真子系統(tǒng)加入，仿真啟動，仿真運行、仿真結(jié)束控制。DCOM群組通信6通過構(gòu)建DCOM群組通信6模型，采用一種動態(tài)和靜態(tài)調(diào)度相結(jié)合的集中式負(fù)載平衡解決方案，實現(xiàn)各仿真子系統(tǒng)的多點通信要求。

本實用新型的優(yōu)點和有益效果是：能讓用戶實現(xiàn)對虛擬船舶航向和航速的網(wǎng)絡(luò)控制，同時給網(wǎng)絡(luò)控制算法、實時調(diào)度算法等理論研究者提供一種實際的算法驗證平臺，提高船舶運動控制效果；有利于船舶航行安全；有利于防止柴油機過載和提高動力裝置可靠性和經(jīng)濟性；有利于建立航海和輪機綜合模擬器，提高模擬器的精度和船員的訓(xùn)練水平。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中：1、船舶運動虛擬現(xiàn)實仿真場景，2、船舶柴油主機三維運動模型，3、自動操舵系統(tǒng)，4、集控室主機遙控系統(tǒng)及駕控臺主機遙控單元，5、系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)器，6、DCOM群組通信。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)地描述：

如圖1所示，本實用新型主要由船舶運動虛擬現(xiàn)實仿真場景1、船舶柴油主機三維運動模型2、自動操舵系統(tǒng)3、集控室主機遙控系統(tǒng)及駕控臺主機遙控單元4、系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)器5和DCOM群組通信6六部分組成。船舶運動虛擬現(xiàn)實仿真場景1、船舶柴油主機三維運動模型2、自動操舵系統(tǒng)3、集控室主機遙控系統(tǒng)及駕控臺主機遙控單元4、系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)器5分別通過DCOM群組通信6實現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互連接。

一、船舶運動虛擬現(xiàn)實仿真場景1的設(shè)計與實現(xiàn)：該子系統(tǒng)由VC++和WTK混合編程實現(xiàn)。仿真模擬的船舶是超巴拿馬型第五代集裝箱船5446TEU系列集裝箱船，該集裝箱船設(shè)備先進(jìn)，載重量大，最大航速達(dá)到27節(jié)，額定航速為24.5節(jié)。具體參數(shù)為船長280米，兩柱間長267米，船寬39.8米，船舶空載質(zhì)量3.5453萬噸，船舶滿載質(zhì)量6.5531萬噸，設(shè)計吃水T12.532米，滿載吃水14.032米。WTK是World?Tool?Kit的縮寫，為Sense8公司開發(fā)產(chǎn)品，它是一個用于虛擬現(xiàn)實環(huán)境的軟件工具包，通過以C/C++外掛平臺的方式，為用戶提供一個完整的三維虛擬環(huán)境交互開發(fā)平臺。