1、深水鋪管起重船作業(yè)視景仿真系統(tǒng)是以深水鋪管起重船為基礎(chǔ),基于理論模型和實測數(shù)據(jù)而建,可以起到人員操作培訓、工程過程演練等作用。為了創(chuàng)建逼真的鋪管起重作業(yè)虛擬訓練環(huán)境,根據(jù)深水鋪管起重船作業(yè)系統(tǒng)的運行特點,研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)、通信網(wǎng)絡技術(shù)、半實物操縱以及仿真軟件體系結(jié)構(gòu),采用高層體系結(jié)構(gòu)的聯(lián)邦仿真思想,設計了分布交互式深水鋪管起重船作業(yè)實時仿真系統(tǒng)。
　　對于起重作業(yè)仿真系統(tǒng),根據(jù)實際海上起重作業(yè)過程特點,綜合考慮海情、海況、動力定位

2、、實時操縱以及壓載調(diào)整等多種因素對起重作業(yè)的影響,構(gòu)建了多通道數(shù)據(jù)交流數(shù)學模型。在構(gòu)建吊物系統(tǒng)的數(shù)學模型時,根據(jù)全回轉(zhuǎn)起重船吊物系統(tǒng)的運行特點,將吊物運動分解成相互獨立的吊物擺動和吊索波動;針對吊索波動,采用弦振動理論構(gòu)建了混合初始邊界條件下確保存在唯一性的柔索波動數(shù)學模型,并利用無條件穩(wěn)定的隱式差分法解決了波動方程數(shù)值解的穩(wěn)定性問題;針對吊物擺動,采用動力學原理及阻尼理論,構(gòu)建了吊物擺動數(shù)學模型,并采用布里斯近似積分法求解了其非線性耦

3、合2階微分方程,有效地解決了實時計算時的累積誤差和計算速度滯后現(xiàn)象;利用疊加原理獲得了起重作業(yè)視景仿真所需相關(guān)數(shù)據(jù)。
　　對于鋪管作業(yè)仿真系統(tǒng),為了預測S型海底管道鋪管船在鋪管作業(yè)過程中的管道鋪設形態(tài)、張緊器張力、管道軸向應力等參數(shù),融合海底管線力學及歐拉-伯努利梁理論,建立了常值海流作用下的管線形態(tài)靜態(tài)數(shù)學模型,推導了張緊器的張力預測公式,開發(fā)了S型鋪管形態(tài)的靜態(tài)計算軟件;為了計算懸空段傾斜管道在波浪中的自由振蕩運動,利用獨立流

4、場模型的Morison方程修正公式及伯努利-歐拉線性動力梁-纜方程的一般形式,推導了海浪作用下的管線-纜索振蕩數(shù)學模型,并采用有限差分法實時解算了其管線-纜索振蕩4階偏微分方程組;為了提高鋪管作業(yè)仿真系統(tǒng)實時運算的穩(wěn)定性、收斂性及準確性,采用靜態(tài)數(shù)學模型計算了海流載荷引起的管線運動的靜態(tài)分量,采用動態(tài)數(shù)學模型計算了船體運動及波浪載荷引起的管線運動的動態(tài)分量,利用疊加原理獲得了鋪管作業(yè)實時仿真所需相關(guān)數(shù)據(jù)。
　　仿真結(jié)果表明,工程技