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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許嘉修
研究生(外文):Jia-Shiou Shiu
論文名稱:波浪中船體運動之虛擬實境操縱模擬
指導教授:方銘川方銘川引用關係
指導教授(外文):Ming-Chung Fang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:造船及船舶機械工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:虛擬實境六度運動操縱運動
外文關鍵詞:ship operateship motionvirtual reality
相關次數:
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本論文假設平水中之船舶操縱運動與波浪中船體六度運動互相獨立。文中操縱運動方面以日本MMG操縱運動數學模型為基礎,配合利用流體動力係數及相關計算資料之經驗預估法,並考慮洋流、風力、深水域和淺水域的影響。船體運動以二維截片理論(Strip theory)為基礎,應用源點分布法建立波浪中船體運動量資料庫。結合船舶操縱運動與船體運動構成一套用於波浪中的操船模擬系統,再透過虛擬實境系統的方式呈現。
本文之虛擬實境系統主要利用兩套軟體來建構完成,其一為WorldToolKit R9(WTK),另一套為OmegaSpace。並利用3D StudioMax來建構整體虛擬世界的環境。透過3D立體眼鏡、單槍投影機、三槍投影機、120吋投影螢幕、半球型投影螢幕、操作平台等周邊硬體設備來達到擬真效果,使本套操船模擬系統更加完美。
本系統之建構成本低廉,相當經濟實用,將可提供船員做為波浪中操船訓練之模擬,更可以此為基礎,再開發新的功能與應用。
In the paper we assumed that the ship operated in the still water and the ship moved in waves are independent each other. In the side of ship operation we used based on the mathematic models of ship operation defined by Japan’s MMG and employed the hydrodynamic coefficients and related data which we obtained by experimental estimation, the effects of current, wind forces and deep water also included. The data bass of ship motion were constructed from the ship motion based on the theory of strips adopted the source distribution method in waves. The ship operate systems were carried out and presented by virtual reality system.
The systems were carried out by two sets of soft package, one is WorldToolKit(WTK), and another one is OmegaSpace. We used 3D StudioMak to constructed whole environment of virtual world. For sake of perfect we adopted the 3D solid eyeglasses, digital projector, CRT projector and 120 feet screen to enhance the effect of whole systems.
The prime cost of the whole systems we completed is very low and it will be a very practical tool to training a crewmember to become a good navigator in waves. The systems we developed also take a step forward in the field of virtual environments of ship maneuverability.
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
誌謝 Ⅲ
目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅶ
圖目錄 Ⅷ
符號說明 Ⅹ
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究動機及目的 2
1-3文獻回顧 3
1-3.1虛擬實境 3
1-3.2船舶操縱理論 5
1-3.3船舶耐海性理論 7
第二章 船舶操縱運動數值模型 9
2-1座標系 9
2-2船舶操縱運動方程式 10
2-3主船體流體動力 12
2-4舵力 15
2-5螺槳力及力矩 18
2-6主機扭矩 18
2-7風力 19
2-8淺水域中操船 20
2-8.1考慮淺水效應之主船體流體動力 20
2-8.2考慮淺水效應之舵力與螺槳力 22
第三章 線性船體運動之數學模型 24
3-1參考座標系 24
3-2統御方程式與邊界條件 25
3-3船體運動方程式 26
第四章 虛擬實境操縱模擬系統之軟硬體架構 28
4-1虛擬實境簡介 28
4-2虛擬實境操縱模擬系統軟體架構 29
4-2.1 WorldToolKit 29
4-2.2 OmegaSpace 31
4-3虛擬實境操縱模擬系統硬體架構 32
4-3.1操作平台 36
4-3.2監控平台 37
4-3.3模擬平台 38
4-4虛擬實境整體架構 40
第五章 計算實例 42
第六章 結論與未來展望 51
參考文獻 52
附錄A 55
附錄B 59
自述 61
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