舰船仿真技术发展综述
舰船装备建模与仿真发展趋势研究
网络技术 等 ） 针对某 类仿 真问题 开 发用 户易用 、 ， 界面
美 观的仿 真优 化工 具 。第 三 ， 了从 仿真 数据 中获得 为
系统 仿真 是根据 被研 究的 真实 系统 的模 型 ， 利用
有价 值的结 果供 决策 者参考 ， 目前 有许 多人致 力 于仿 真结 果分析 方法 的 研究 。 在 这方 面许 多 人将 各 种 先
进 的理 论和方 法 应 用 于仿 真 数据 分 析 ， 如神 经 网 络 、
人工智 能等 。
计算 机针 对 系统 模 型 所进 行 的实 验研 究。它 是建 立 在 系统科 学 与计算 机技 术 基 础 之上 的一 门综 合 性 实
验科学 。系统仿 真 因为 可 以解 决 对 复杂 系统 的预 测
程 新 安 王 天 明
（ 海装 驻 ４６厂 军代表 室 海 军装备 论证研 究 中心 ） ２
摘 要 ： 本文简要介绍了建模与仿真技术的概念和特点， 从总体设计的角度， 着重阐述了舰船装备研制过程
的特点及 其对 建模与仿真技术 的需求分析 ， 最后讨论 了建模与仿真技 术在舰船 装备研制 过程的发展趋 势：
（ ａａ Ｒ ｐｅ ｎ ｔ ｅＯｆ ｅ ｆ ２ ｈ ｙｒ， Ｎ ｖｌ ｅｅｒ ｅ ｔ ） Ｎ ｖｌ ｅｒ ｅ ｔ ｖ ｆｃ ４ Ｓ ｉ ａ ｓ ａ ｉ ｉ ｏ ６ ｐ ｄ ａａ Ｒ ｓａ ｈＣ ｎｒ ｃ ｅ
Ａ ｈ ｔａ ｔ ｌ ｒｅ： ｓ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｓ ｌ ｔ ｄ ｃ ｈ ｏ ｃ ｐ ｉｎ ａ ｄ ｓ ｅ ｉ ｔ ｓ ｏ ｈ ｓ ａ ｅ ｉ ｙ ｉ ｒ ｕ ｅ ｔｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｐ ｃａ ｉ ｆＭ＆Ｓ ｒｍ ｈ ｉ ｗ ｏ ｈ ｐ ｓ ｍｐ ｎ ｏ ｏ ｌ ｅ ，ｆ ｏ ｔ ｅ ｖｅ ｆ ｉ ’ ｓ
舰船操纵性能的仿真和分析
舰船操纵性能的仿真和分析近年来，随着科技的不断发展，船舶的操纵性能仿真和分析成为了一个热门的研究领域。
舰船操纵性能的仿真和分析可以帮助我们更好地探究船舶的性能优化和设计改进，为实际船舶操作提供指导，进而提高船舶的安全性和经济性。
一、舰船操纵性能的仿真和分析意义船舶的操纵性能是指船舶在不同的水动力条件下，完成各种操纵任务时的性能表现。
对于航海和港口操作等领域，优异的操纵性能是保证船舶航行安全和效率的关键因素。
而舰船操纵性能仿真和分析能够对船舶的设计、操作和维护等方面提供可靠的技术支持。
首先，舰船操纵性能仿真和分析可以帮助优化船舶的设计和构造。
通过对船舶的操纵性能进行系统分析和优化，找出船舶设计中的缺陷和瓶颈，进一步改进船舶的造型、结构和设备等方面，提高船舶的性能表现。
其次，舰船操纵性能仿真和分析还可以指导船员进行实际的操作。
通过仿真软件模拟船舶操纵情况，让船员实现实时操作，并观察船舶在不同场景下的操纵性能表现，提高操作技能，减少船舶操作中的错误和事故发生。
最后，舰船操纵性能仿真和分析还可以提高船舶的安全性和经济性。
通过对船舶操纵性能的分析和实验模拟，可以找出船舶在不同环境和气象条件下的响应特性，提高船舶的安全性和可靠性。
同时还可以优化船舶操作和船舶系统，减少船舶的能耗和运营成本，提高船舶的经济效益。
二、舰船操纵性能仿真和分析技术舰船操纵性能的仿真和分析技术主要包括实验室试验、数值模拟以及船模试验方法。
实验室试验是通过模型试验设备，对船舶在不同操纵条件下的表现进行定量实验，查找船舶操纵性能的优缺点和区间限制。
这种试验方法常使用的设备有万能试验机、流体试验台和光学测量设备等。
实验室试验具备实验易控、测试精确、数据检测能力强等优点，但是仅能模拟单一的操纵场景，且较难满足大尺度船舶复杂运动的需求。
数值模拟是利用计算机数值分析方法，模拟船舶在不同环境下的操纵性能，包括CFD(Coamputational Fluid Dynamics)流水动力学模拟方法、船舶运动数学模型等。
船舶虚拟仿真训练技术研究
船舶虚拟仿真训练技术研究随着现代技术的发展，虚拟仿真技术已经成为现代训练的必备手段之一。
其中，船舶虚拟仿真训练技术已经被广泛地运用于船舶驾驶员的培训、海事应急救援等方面。
本文将从以下几个方面来探讨船舶虚拟仿真训练技术的研究。
一、船舶虚拟仿真技术的现状目前，国内外已经有很多船舶虚拟仿真技术的应用实践。
其中，欧美国家在船舶虚拟仿真技术的研究和应用方面较为领先，其船舶虚拟仿真训练系统具有较高的仿真精度和真实性。
我国在船舶虚拟仿真技术的研究和应用方面也有一定的进展。
例如，上海交通大学开发了一套具有高度仿真性和真实性的船舶模拟系统，可对船舶驾驶员的技能、应急处理和安全意识等进行综合训练。
二、船舶虚拟仿真技术的优势与传统航海教育相比，船舶虚拟仿真技术具有以下几个优势：1. 培养过硬技能在传统的航海教育中，教师只能依靠理论教学以及实际航行体验来培养学生的技能。
而在船舶虚拟仿真训练中，学生可以通过虚拟仿真环境进行反复练习，从而提高技能水平。
2. 提高安全意识在航海领域，安全是最重要的问题之一。
通过船舶虚拟仿真技术的训练，船员们可以深刻地认识到安全问题的严重性，从而提升安全意识，并且在实际航行中更加灵活地应对紧急情况。
3. 省时省力传统的训练需要进行实地航海，需要耗费大量时间和人力物力。
而虚拟仿真技术可以在虚拟环境中进行，节省了许多时间和成本。
三、船舶虚拟仿真技术的挑战与展望尽管船舶虚拟仿真技术在航海教育和海事应急救援等方面具有广泛应用和优越性，但其发展还面临一些挑战。
首先，船舶虚拟仿真技术的高度精细化和真实性需要高昂的成本支持。
其次，虚拟仿真技术只能够在理论上培养船员的基础技能，缺乏实际航行的体验，对于船员的技术水平和应对紧急情况的能力还需要在实地航行中继续磨练和提高。
但是，船舶虚拟仿真技术的应用前景仍然十分广阔。
未来，随着虚拟仿真技术的进一步研究和开发，船舶虚拟仿真技术将更加普及和完善，并且具有更广泛的应用前景，在航海领域的发展和繁荣中发挥着越来越重要的作用。
国内外军用仿真技术发展现状概述
国内外军用仿真技术发展现状概述一、概述仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一种综合性技术。
它综合集成了计算机、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识。
随着仿真技术在科技进步和社会发展中的作用愈来愈显重要，特别是军事科学，随着高、精尖武器系统的研制和发展，对军用仿真技术的应用和研究提出了更高的要求。
世界各军事强国竟相在新一代武器系统的研制过程中不断完善仿真方法，改进仿真手段，以提高研制工作的综合效益。
军用仿真技术在武器系统战技指标论证、方案选择、研制、试验、鉴定、改进提高以及部队维护保养和训练中的应用，已得到研制方和使用部队的承认和重视。
它对提高新一代武器系统综合性能，减少系统实物试验次数、缩短研制周期，节省研制经费，提高维护水平，延长寿命周期，强化部队训练等方面都可大有作为。
二、国内外军用仿真技术发展现状1．国外军用仿真技术发展现状态美国国防部高度重视仿真技术的发展，近十多年来，美国一直将建模与仿真列为重要的国防关键技术。
1992年公布了国防建模与仿真倡议，并成立了国防建模与仿真办公室，负责倡议的实施：1992年7月美国防部公布了国防科学技术战略，综合仿真环境被列为保持美国军事优势的七大推动技术之一；1995年10月，美国防部公布了建模与仿真主计划，提出了美国防部建模与仿真的六个主目标；1997年度的美国国防技术领域计划，将建模与仿真列为有助于能极大提高军事能力的四大支柱（战备、现代化、部队结构、持续能力）的一项重要技术，并计划从1996年至2001年投资5.4亿美元、年均投资0.9亿美元。
同时美国国防科学局（Defense Science Board）认为建立集成的综合仿真环境和仿真系统，必须解决五个层次的使能技术，（enabling technologies ）（即应能解决实现的技术）第一层次基础技术。
【综述】美军用仿真发展现状与分析
【综述】美军用仿真发展现状与分析1.引言仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行研究、分析、评估、决策或参与系统运行的一门多学科的综合性技术。
能够通过以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉的特定仿真环境，使参与者借助一定的交互设备，按照自己的主观意愿驱动仿真模型与环境，并感知仿真世界的各种对象，从而可以组织完成一些现实中难以完成或根本无法进行的活动。
目前世界各国均认识到仿真技术在军事领域的巨大作用，将军用仿真领域的竞争视为现代化战争的“超前智能较量”，并把建模与仿真看作“军队和经费效率的倍增器”和影响国家安全及繁荣的关键技术之一。
军用仿真系统成为研究未来战争、设计未来装备、支撑战法评估、训法创新和装备建设的有效手段，并贯穿于武器装备的体系规划、发展论证、工程研制、试验鉴定与评估、作战使用研究、综合保障直至报废的全生命周期。
2.军用仿真技术随着信息化程度的不断提高，作战及装备系统越来越复杂，对仿真技术的应用需求越来越迫切，仿真技术在国防军事领域中的作用愈来愈重要。
世界各军事强国竞相在新一代武器系统的研制过程中不断完善仿真方法，改进仿真手段，以提高研制工作的综合效益。
从技术特点来看，美国国防科学局（Defense Science Board）认为建立集成的综合仿真环境和仿真系统，必须解决五个层次的技术：基础技术：涵盖光纤通讯、集成电路、软件工具、人的行为模型、环境模型等内容；元/部件级技术：涵盖内存、显示、局域网、微处理器、数据库管理系统，数/模转换器，建模与仿真构造工具，测试设备等内容；系统级技术：涵盖微机系统、人机界面、远距离通讯/广域网、计算机图像生成等内容；应用级技术：涵盖制造过程仿真、工程设计建模与仿真、人在回路仿真系统、随机作战仿真等内容；系统工程级技术：涵盖原型机、规划、设计与制造、训练与备战、测试与评估的集成综合环境和建模与仿真工程。
仿真技术在舰船动力系统中的应用
仿真技术在舰船动力系统中的应用1. 介绍随着仿真技术的发展，舰船动力系统仿真已经成为提高舰船性能和减少研发成本的重要手段。
通过舰船动力系统仿真，可以模拟舰船在不同海况下的性能表现，优化舰船设计，加速产品开发周期，同时降低试验成本和风险。
2. 舰船动力系统仿真的优势舰船动力系统仿真可以帮助人们更好地理解利用先进技术进行工程设计的优势，从而缩短产品开发周期。
具体来说，以下是仿真技术在舰船动力系统方面的优势：- 有助于更好地了解船舶性能：舰船动力系统仿真可以帮助人们更好地了解船舶的性能，尤其是当舰船运行在各种条件下时，例如在不同航速和环境下运行。
- 降低试验成本和风险：通过舰船动力系统仿真，可以在物理试验之前进行更多的数字化前视分析和优化，从而减少试验次数，降低试验成本和风险。
- 优化设计过程：在舰船动力系统仿真过程中，设计团队可以通过数字化前视的分析和优化，在设计的早期验证和优化设计方案，从而实现最优解的选择。
3. 舰船动力系统仿真的应用舰船动力系统仿真的应用包括以下方面：- 船体设计模型的仿真：通过船体设计模型的仿真来模拟船舶在不同海况下的水动力性能，并进行性能预测。
- 动力系统模型的仿真：模拟舰船推进系统，预测不同环境和操作负载下的船舶工作性能。
- 船舶控制系统模型的仿真：模拟船舶控制系统，包括操纵和自动控制系统，以确保船舶在不同环境下可靠运行。
- 环境下仿真：在不同海况下模拟船舶的运动，并评估各种操纵和驾驶方案的可行性。
4. 总结作为一项利用数字化前视技术实现船舶高度精度仿真的技术，舰船动力系统仿真在推进系统、控制系统、船体结构等方面的应用正在逐渐增多。
舰船动力系统仿真不仅可以减少实际物理试验的时间和成本，更可以优化分析和设计和开发船舶的过程，确保舰船的可靠性和高效性。
船舶轮机模拟训练装置技术现状及发展趋势
船舶轮机模拟训练装置技术现状及发展趋势船舶轮机模拟训练装置是一种可以模拟真实船舶航行情况的训练工具，可以提高船员的技能水平，减少船舶事故的发生。
随着我国海运业的不断壮大，船舶轮机模拟训练装置技术也在不断发展。
本文将介绍目前船舶轮机模拟训练装置技术的现状及未来的发展趋势。
一、技术现状船舶轮机模拟训练装置技术已经很成熟，目前主要的应用方式是基于计算机网络的远程训练和基于虚拟现实技术的模拟训练。
在计算机网络远程训练模式下，训练学员可以在不同的地点通过计算机互联网进行船舶轮机模拟训练。
这种模式具有便利性，可节省时间和成本，可以轻松进行各种模拟测试。
在虚拟现实技术模拟训练模式下，学员可以通过使用虚拟现实技术进行船舶轮机系统的模拟操作，可以展现现实的操作效果，帮助学员更好的掌握操作的技能。
二、技术发展趋势随着人工智能技术的不断发展，船舶轮机模拟训练装置技术也将得到升级和升级。
未来，船舶轮机模拟训练装置技术将主要侧重于以下三个方面：1、虚拟现实技术的升级。
未来船舶轮机模拟训练装置将更多地应用虚拟现实技术，使学员更真实地感受到船舶轮机系统的操作环境，提高学员的操作技能。
例如，在未来，虚拟现实技术将会应用在海上设施的建设和维护中，这将是一项非常有利的发展方向。
2、大数据技术的应用。
未来，船舶轮机模拟训练装置技术将更加注重对数据的收集和分析，使训练效果与实际情况更加接近。
通过对船舶轮机模拟训练装置进行数据分析和模拟，将会更加贴近实际演练。
3、全球卫星导航系统的应用。
随着全球卫星导航系统的日益发达，船舶轮机模拟训练装置技术将更多地应用卫星导航系统，从而更加准确地模拟船舶的航行情况，提高训练效果。
总之，随着船舶轮机模拟训练装置技术的发展，将为船舶行业的安全和发展做出更加重要的贡献。
本文将列举一些与船舶轮机模拟训练装置技术有关的数据，并进行一定的分析。
首先是关于船舶行业发展的数据。
根据中国交通运输部发布的数据，2019年全国港口货物吞吐量达24.05亿吨，其中海运港口货物吞吐量达14.65亿吨，同比增长4.4%。
船模试验国内发展现状
船模试验国内发展现状中国船模试验的发展现状一直处于快速增长的阶段，主要表现在以下几个方面：1. 市场需求持续增长：随着人们生活水平的提高，对船模的需求也日益增长。
船模不仅可以用于娱乐和休闲，还被广泛应用于教育、科研和工业设计等领域。
特别是近年来，航空船模和船舶模拟试验成为热点，推动了市场的快速发展。
2. 技术水平不断提高：中国在船模试验技术方面取得了长足进步。
各个相关领域的研究机构和高校积极开展技术研究，不断创新试验方法和设备。
国内一些机构研发出了具有自主知识产权的船模试验设备，部分试验技术已经达到国际先进水平。
3. 建设实验室和设施加快：为了适应发展需求，国内大学、科研机构和企业纷纷加强和扩大船模试验实验室和设施的建设。
同时，一些大型国际级试验平台也相继建成并投入使用，提供了更完备的试验条件和更高水平的试验服务。
4. 优质船模试验成果不断涌现：近年来，中国船模试验取得了一系列重要成果。
在航空船模试验方面，航空模拟试验技术已逐渐走向成熟，成功研制出了多种型号的航模和模拟试验设备，并取得了一定的商业化应用。
在船舶模拟试验方面，一些重点船舶模型试验技术已经在国际上得到广泛应用，推动了我国造船技术的发展。
5. 国际合作与交流不断加强：中国船模试验积极开展国际合作与交流，与国外同行建立了广泛的合作关系。
国内试验机构先后参与国际船级社和国际船舶研究协会的活动，分享试验成果和经验。
同时，中国也定期举办国际船模试验技术研讨会和国际船模试验大赛，为船模试验领域的发展提供了良好平台。
总体来说，中国船模试验的发展取得了显著进展，已经成为国际上具有重要影响力的领域之一。
然而，仍然面临着试验标准不统一、设备设施不完备等问题，需要进一步加强研究和改进，提高整体水平。
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～
暂态响应 ，如输 电线的短路故 障，在 现实中很难通过认为 制
造 这 样 的 工 况 来 检 测 设 备 的 有 效 性 。 因 此 ，通 过 基 于 数 字 和 模 拟 混 合 的半 实 物 实 时 仿 真 ，来 调 试 和 验 证 监 测 ，控 制 和 保 护 设 备 的 有效 性 具 有 突 出 的 现 实 意 义 。
二 、 半 实 物仿 真 技 术
１ ． 半 实物 仿 真 的 组 成
具有真实性 ；其次半实物仿 真系统中除了用来被试验 的保护
装 置 和 控 制 电路 外 ， 电力 系统 其 他 部 分 都 可 以通 过 建 模 分 析 在 电脑 上 搭 建 数 字 模 型 进 行 仿 真 分析 ，相 比较 物 理 仿 真 节 约 了大 量 的 成 本 ；一 些 系 统 级 的故 障和 暂态 响 应 ，如 输 电线 的
统和设备 的研究单位和制造厂 商 ，开发 了大量基于 先进 的控
制 策 略 自动 化 的 输 配 电和 保 护装 置 。传 统 上 ，在 开 发 阶 段 ， 工 程 师 往 往 通 过 制 作 大 型 发 电 或 用 电设 备 的缩 比样 机 ，来 论 证 和 调 试 控 制 策 略 的有 效 性 。然 而 ，一 方 面 制 作 缩 比样 机 的 成 本 很 高 ， 时 间 较 长 ，对 新 型 号 的适 应 性 差 ，影 响 了 开 发 的 效 率 ，增 大 了 开 发 的 成 本 ；另 一 方 面 ，一 些 系 统 级 的 故 障 和
第１ ３卷 第 ９期
２ ０１ ３芷
中 国
水
运
Ｖｏ１ ．１ ３
Ｎｏ． ９
９月
Ｃ ｈ ｉ ｎａ Ｗａｔ ｅｒ Ｔｒ ａ ｎｓ ｐｏｒ ｔ
Ｓ ｅｐ ｔｅ ｍｂ ｅｒ
２Ｏ１ ３
舰船 仿真技术发展综 述
申 喜 ，魏 文 轩 ，王 庆 红
（中 国舰 船 研 究设 计 中心 ，湖 北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ６ ４） 摘 要 ：概 述 了我 国舰 船 电力 系 统 半 实 物 仿 真 的研 究 与 应 用 技 术 发 展 的现 状 ，介 绍 了 目前 几 种 常 用 的基 于 舰 船 电力
号 ，而 接 入 实 物 这 一 部 分 的 输 入 信 号 是 模 拟 信 号 ，因 此 需 要 解 决 两者 之 间 的接 口问 题 ；相 比于 数 字 仿 真 ， 半 实 物仿 真 的
● ● ●
半 实物 仿 真 的 特 点 是 ：将 实 物 接 入到 了仿 真 系 统 的 回 路
自然 时间标尺相 同＿ ３ 】 。数字仿真系统 中的输出信号 是数字信
实 验 结 果 更具 有真 实性 。站 在 整 个 系 统 的 角度 来 看 ， 用 实 物
代替将要进行 半实物仿 真的部分 ，意味着可 以在系 统中考察
这 部 分 实 物 ，从 而 可 以在 满 足 系 统 整 体 性 能 指 标 的 环境 中检 验 这 些 部 件 ， 因此 半实 物 仿 真 的 结 果 相 比数 字 仿 真 的结 果 更
时的停 电，也会造成重 大损失 ，甚至可能 发生灾难性 的船毁 人亡 事故 。因此 ，电力 系统供 电的 的可靠性 与连 续性对于船
舶 运 行 和 安全 具 有 十 分 重 要 的 意 义 。
图１ 半 实 物 仿 真 的 原 理 框 图
２ ． 半 实物 仿 真 的 特 点
制 控 服 何 ｉ ～ 一 一 感 传 理 物 成 生 机 算 髂 氟 一 中 ， 因 此计 必 须 要实 时 运 行 ，也 就 是 说 仿 真 模 型 的 时 间 标 尺 和 为 了船 舶 电力 系 统 的供 电 可 靠 和 连 续 ，很 多船 舶 电气 系
系 统 的 半 实 物 仿 真 技 术 ，并 对 其 优 劣 做 了 比较 ，最 后对 行Байду номын сангаас业 仿 真 技 术 的发 展 进 行 了展 望 。 关 键 词 ： 半 实 物 仿 真 ；仿 真 技 术 ； 电力 系 统
中图分类号：Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ６ — ７ ９ ７ ３（ ２ ０ １ ３ ）０ ９ — ０ ０ ０ １ — ０ ４
短路 故障 ，在现实 中很难通过认为制造这样 的工况来检测设
备 的 有效 性 ，而 通 过 半 实 物 仿 真 可 以 实现 模 拟 这 种 工 况 的发
生。
半实物仿 真在针对 电力 系统仿真 的各种仿 真系统中的置 信度最高 ，具有诸多优点 ，如有效性、可重复性 、经济性、 安全性等 ，受 到相 关部 门的高度重视 ［ １ １ 。半实物仿 真 ，又称 为将硬件接入在仿真 回路 中的仿真 （ Ｈａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｌ ｏ ｏ ｐ
接
和提高 。然而 ，在全船 自动化实现 的同时 ，较低的 电能质量 ， 或是 电气故 障甚至供 电中断将对船舶 的运行 和安全造成重 大
损 失 。例 如 ，对 供 电 可 靠 性 要 求 很 高 的舵 机 设 备 ， 即使 是 短
计 槲 动 模 环
●
口
● Ｊ１●●●●●● ●
一
、
引 言
放 大 器 ，Ａ／ Ｄ、 Ｄ／ Ａ转换 器 等 ） ；３ 、被 测 实 物 （ 保 护 装置 、 控制装置等 ） 。
船舶 犹如一个可移动 的海 上城市 ，它 的许 多设备都需要
使 用 电 能 ， 因此 在 船 上 都 配备 有 由发 电 、配 电和 用 电负 载 所 组 成 的独 立 系 统— — 船 舶 电力 系统 。 随 着 船 舶 的大 型 化 和 自 动 化 程 度 的 不 断 提 高 ，越 来 越 多 的 船 用 设 备 需 要 用 电能 来 驱 动 和 控 制 ，使 船 舶 电力 系统 日趋 复 杂 庞 大 。 近 年 来 ，船 舶 电气 化 的程 度 越 来 越 大 ，特 别 是 全 电力 推 进 和 全 电船 的 出现 ，使 船 舶 性 能 和 运 行 质 量 得 到 很 大 的 改 善