论文摘要
现在人们越来越关注深海石油资源的开采,各种浮式平台在开采海洋石油资源中扮演着重要的角色,是海上生产作业的基础设施。由于海洋开采投资巨大,海洋环境复杂多变,加上工作人员对深水领域探测还缺乏经验,势必会承受一定的安全风险。因此,需要同步发展一种虚拟的仿真监测系统,来对场景进行实时监测,为平台的安全提供保障。本文针对我国南海现有的浮式生产平台和海洋环境特点,设计并开发了海洋平台仿真系统。本文所研究的海洋平台主要包括流花平台和单点系泊。首先,对系统的需求进行分析,建立平台中所需的三维模型,然后利用物理引擎和动力学模型解算系统来模拟物体的运动,最后实现在OpenSceneGraph(OSG)中的渲染过程,并分析实验结果,给出评价。在仿真过程中,仿真的准确度是极其重要的。其中对于流花平台,锚泊系统是其重要组成部分,由于锚泊系统模拟的数据量巨大,用传统的方法模拟锚链的实时运动有很大的难度。本文在利用物理引擎的基础上,提出了Increase the Catenary’s Length(ICL)算法,从而实现了大规模场景的实时高精度力学仿真。ICL算法在模拟过程中,减少了物理引擎的计算量,提高了执行效率。实验证明,该方法是有效和准确的,可用于实时的悬链线仿真。另外,针对单点系泊系统,主要是动力学模型解算系统来模拟物体的运动,从而使得模拟的准确度提高。本文通过对海洋平台的虚拟仿真研究,建立了一个较为完整的应用系统,该系统可以再现海洋平台的工作状态,从而辅助工作人员在危险的海洋环境中进行设计研究,从而直观,经济,安全的完成任务。更为重要的是,将虚拟技术应用到海洋仿真中,为我们的海洋事业提供了一个经济,科学,高效的研究方法。