全垫升气垫船操控航行视景仿真技术研究

摘要

全垫升气垫船可在复杂的海面、海岸、沼泽、及平缓的陆地上航行，利用其动力装置产生气垫升力和推力，全挚升状态时，垫体全部脱离水面，因此具有高速性，最高航速超过100节，可在70％以上的海岸实施无码头设施下的抢滩登陆作战和后勤支援补给，被海军国家广泛应用于装备、人员快速运输、登陆等作战目的。由于全垫升气垫船固有缺陷，垫升航行时，极易发生侧漂、甩尾和埋首等危险现象；执行登滩越障时，对气垫船航行姿态的稳定操控更具复杂性。因此，模拟气垫船航行时的运动和控制具有重大意义。
　　 本文的主要目的是为了推演、考察和验证气垫船航行时的运动和控制，建立了气垫船的运动验证程序。
　　 本文首先根据某型气垫船的图纸，借助于Creator软件，建立了用于视景仿真的气挚船的3D模型。气垫船的图纸为模型气垫船的CAD总布置图，由于视景仿真是在有限度的硬件资源下进行的，因此需要考虑到模型的精细程度，占用资源的程度，建立模型的目的主要是用于验证模型气垫船的运动和控制，因此本文采用了低精度建模，并粗略地使用和加入了材质和贴图技术，建立合理的用于视景仿真的3D模型。
　　 其次根据某型全垫升气垫船的基本运动原理，采用合适的数学运动模型。本文选用合适的全垫升气垫船的数学运动模型，数学运动模型用Fortran语言编写，并封装成动态链接库形式。
　　 然后通过比较各种软件架构方法，采用MFC作为基本构架，来编写实时运动控制程序。基于Vega Prime的视景仿真的架构有多种方法，本文选用了MFC作为基本架构，设计Windows界面，Vega Prime作为驱动场景和模型的核心，利用多线程方法作为视景仿真的基本方法来开发应用于运动验证与控制的视景仿真程序的。
　　 最后，结合气垫船的几何和运动特性，封装和发布全垫升气垫船操控航行的视景仿真程序。制作了气垫船侧风门、空气推力风扇、首尾坞门/跳板等活动物件的运动控制。将观察视角与键盘和鼠标相关联，并可实时控制观察视角和方式。视景仿真程序由本文采用的数学运动模型驱动，并由键盘实时控制气垫船模型的运动，并封装和发布。