ROV作業(yè)視景仿真技術(shù)研究

發(fā)布時(shí)間：2020-07-07 10:33

【摘要】：海上油氣田水下設(shè)施應(yīng)急維修作業(yè)具有環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)狀態(tài)難以預(yù)判、風(fēng)險(xiǎn)巨大以及作業(yè)人員培訓(xùn)困難等特點(diǎn)。ROV水下作業(yè)仿真模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，使得在虛擬環(huán)境中對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行崗位培訓(xùn)成為可能，使作業(yè)人員認(rèn)識(shí)和感知操作要求和作業(yè)流程，學(xué)習(xí)操作規(guī)程，提高安全意識(shí)；可對(duì)水下作業(yè)進(jìn)行預(yù)演，評(píng)價(jià)作業(yè)方案的可行性，提高作業(yè)效率及作業(yè)安全性。 ROV作業(yè)視景仿真分系統(tǒng)是ROV水下作業(yè)仿真模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的重要組成部分，通過(guò)可視化技術(shù)逼真模擬三維模型和海洋環(huán)境，生成ROV遙控操縱、觀察、檢測(cè)等訓(xùn)練場(chǎng)景，為作業(yè)評(píng)估人員提供逼真的水下作業(yè)景象，用于判定作業(yè)的可行性、有效性。本文圍繞ROV作業(yè)視景仿真技術(shù)，從以下幾個(gè)方面展開研究：首先，應(yīng)用三維建模軟件Multigen Creator，根據(jù)真實(shí)照片和尺寸建立了靜態(tài)三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)。繼而著重研究了OpenGL與Vega Prime的接口（VSG接口）技術(shù)，并基于南海真實(shí)海底地形高程數(shù)據(jù)和紋理貼圖，利用OpenGL繪圖語(yǔ)言在Vega Prime平臺(tái)下實(shí)時(shí)繪制生成海底地形。其中，地形的繪制采用基于規(guī)則網(wǎng)格的多分辨率地形生成技術(shù)和紋理映射方法，較好地解決了三維地形中的時(shí)空連續(xù)性問(wèn)題；而虛擬場(chǎng)景實(shí)時(shí)圖形繪制加速技術(shù)的運(yùn)用，提高了三維地形實(shí)時(shí)繪制的效率。其次，為了真實(shí)展現(xiàn)柔性臍帶纜在深海作業(yè)時(shí)的形態(tài)，本文采用凝集參數(shù)法對(duì)柔性臍帶纜進(jìn)行簡(jiǎn)化和受力分析，建立水動(dòng)力方程并求解�；诘玫降臄�(shù)值解，利用OpenGL對(duì)柔性臍帶纜進(jìn)行動(dòng)態(tài)繪制，并采用VSG接口技術(shù)將其與Vega Prime中預(yù)設(shè)的ROV模型銜接起來(lái)，完成ROV柔性臍帶纜的動(dòng)態(tài)模擬。再次，為了真實(shí)模擬螺旋槳的水花特效，利用Fluent計(jì)算螺旋槳的水動(dòng)力性能并提取了螺旋槳周圍的流場(chǎng)數(shù)據(jù)，再根據(jù)該數(shù)據(jù)在Vega Prime中的粒子系統(tǒng)平臺(tái)下進(jìn)行螺旋槳水花特效仿真。最后，完成了場(chǎng)景漫游、ROV運(yùn)動(dòng)可視化、聲吶仿真、碰撞檢測(cè)，三通道顯示等模塊的仿真設(shè)計(jì)，利用VC++編程整合各功能模塊，實(shí)現(xiàn)ROV水下作業(yè)視景的渲染和驅(qū)動(dòng)。通過(guò)本文的研究，實(shí)現(xiàn)了ROV水下作業(yè)場(chǎng)景的仿真，達(dá)到了視景逼真度與渲染實(shí)時(shí)性的要求，能夠?yàn)镽OV水下作業(yè)仿真模擬培訓(xùn)系統(tǒng)提供真實(shí)、生動(dòng)的水下作業(yè)景象。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P754
【圖文】：

美國(guó)學(xué)者,雛形,世界,年代

ROV的種類劃分

近海石油,氫彈,礦物資源,海洋研究

第 1 章緒論密封的攝像機(jī)送到了海底。十年之后，世界上第一臺(tái) ROV 便在美國(guó)成功問(wèn)世。這臺(tái)被命名為“CURV1”的 ROV 潛器（如圖 1.2 所示）一出現(xiàn)便因輔助載人潛水器找到一顆丟失在西班牙海底的氫彈而受到人們的關(guān)注。此時(shí)石油稀缺導(dǎo)致油價(jià)上調(diào)，刺激了近海石油開發(fā)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了 ROV 的迅猛發(fā)展。到了 70 年代，ROV 產(chǎn)業(yè)已開始形成，ROV 在海洋研究、近海油氣開發(fā)、礦物資源調(diào)查取樣、打撈和軍事等方面都獲得廣泛的應(yīng)用，是目前使用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一類潛水器，其最大下潛深度可達(dá) 10000米。圖 1.3 所示為“CURV3”型 ROV，這是在“CURV1”的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)而產(chǎn)生的功能更完善的 ROV。

名稱,近海石油,氫彈,礦物資源