戰車操控訓練模擬器之虛擬實境系統研究 吳駿翔、陳俊達
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摘 要
本論文的主要目的是建立以渦輪增壓柴油引擎為基礎的戰車操控訓練模擬器之虛擬實境系統。文中 首先針對戰車用之渦輪 增壓柴油引擎，建立數學模式作為模擬器虛擬引擎。在傳動系統方面，則是考 慮齒輪箱及扭力變換器，以完成戰車動力系 統。再由戰車二維平面動態方程式，輔以地面特性推導出 戰車行駛阻力，可計算出戰車平面位移及速度。 在虛擬實境部 分，本文則是選擇VIMTEK EON STUDIO作為虛擬實境模擬軟體，利用BORLAND C++ BUI -LDER撰寫具渦輪增壓柴 油引擎之戰車動態方程式，以作為場景驅動數據。戰車模型與場景模型則是用 TRUESPACE、VRML及PRO/E等模型建 構軟體來製作，並且製作一固定式操控訓練平台，來達到操控訓練 的目的。本文並利用BORLAND C++ BUILDER所提供 的TCP/IP網路連線元件，將模擬平台與虛擬實境平台 做連結。最後將虛擬實境場景，戰車動力系統模擬組，固定式操控 平台整合成為一完整之戰車操控訓練 模擬器之虛擬實境系統。 最後結果顯示使用者可以利用我們所訓練之固定式操控平 台上的操縱桿、檔位和煞車，控制虛擬戰車速度及轉向等動作，達到操控訓練的目的。
關鍵詞 : 虛擬實境、渦輪增壓柴油引擎、戰車、模擬器
目錄
第一章 序論--P1 1.1 研究內容--P1 1.2 文獻回顧--P2 1.2.1 虛擬實境--P2 1.2.2 渦輪增壓柴油引擎--P3 1.3 論文架構--P4 第二章 戰車傳動系統數學模式與理論分析--P5 2.1渦輪增壓機原理--P5 2.1.1 渦輪增壓機裝置於柴油引擎--P5 2.1.2 渦輪增壓機特 性--P5 2.1.3 渦輪增壓機工作原理--P6 2.1.4 渦輪增壓柴油引擎的優缺點--P9 2.2 渦輪增壓柴油引擎的數學模式--P10 2.2.1 戰 車傳動系統--P10 2.2.2 調速器和噴油泵--P13 2.2.3壓縮機--P15 2.2.4 增壓空氣冷卻器--P18 2.2.5 進氣岐管--P19 2.2.6 空氣油量 比--P20 2.2.7 柴油引擎本體--P20 2.2.8 引擎出口溫度與壓力計算--P21 2.2.9 排氣岐管--P22 2.2.10 渦輪機--P23 2.3 傳動系統動 態模式--P24 2.3.1 扭力變換器模式--P25 2.3.2 變速箱與最終傳動模式--P26 2.3.3 差速器--P27 2.4 戰車行駛受力分析--P29 2.4.1 爬坡阻力--P29 2.4.2 空氣阻力--P30 2.4.3 履帶運動阻力--P31 2.4.4 履帶與土壤之交互作用分析--P31 2.4.4.1剪應力與剪 應變之關係--P31 2.4.4.2 履帶的土壤阻力--P33 2.5 戰車二維動態方程式--P35 第三章 戰車動態模擬結果--P41 3.1 柴油引擎基 本規格--P41 3.2 渦輪增壓柴油引擎模擬結果--P42 3.3 坦克二維動態模擬結果--P54 第四章 戰車操控訓練虛擬實境系統之軟 硬體架構--P56 4.1 虛擬實境系統簡介--P56 4.1.1 虛擬實境系統--P56 4.1.2 虛擬實境的表現方式--P59 4.2 戰車操控訓練虛擬實 境系統軟體架構--P60 4.2.1 VIMTEK-EON STUDIO--P60 4.3戰車操控訓練虛擬實境系統硬體架構--P64 4.3.1 固定式操控平 台--P64 4.3.2 模擬平台--P67 4.3.3 虛擬實境平台--P69 4.4戰車操控訓練虛擬實境系統網路架構--P74 4.4.1 網路基本概念--P74 4.5 戰車及場景模型的建構--P76 4.6 戰車操控訓練模擬器之虛擬實境系統整合架構--P78 4.7 戰車操控訓練模擬器之虛擬實 境系統實體架構--P80 第五章 結論與建議--P83 5.1 與其他虛擬實境系統比較--P83 5.1.1 其他戰車操控訓練模擬器描述--P83 5.1.2 戰車操控訓練模擬器比較--P85 5.2 結論--P86 5.3 建議--P87 參考文獻--P89
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