液化气船营运流程模拟动画在教学中的应用

时间：2024-07-06

客振亚，黄连忠，李伟

(大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连 116026)

随着世界液化气船队规模迅速扩大，为满足液货船航运人才培养需求，相关海事院校已为航海类专业学生开设了液化气船相关课程，一些培训机构也开展了液化气船船员适任证书的培训工作。但由于液化气船相关系统和营运流程等内容的复杂性和特殊性，该类课程的理论教学和培训存在一定的难度，如何改善相关课程的教学或培训效果成为亟待解决的问题。

一、液化气船营运流程教学存在的问题及解决思路

液化气船营运流程包括干燥、惰化、驱气、预冷、装货、载货航行、卸货等10 个方面，涉及的设备有再液化装置、液化石油气蒸发器、蒸汽压缩机、液化石油气加热器、惰性气体发生装置、液货舱等以及布置复杂的管路，其营运流程如图1。通过建造实验室来进行教学无疑需要高昂的资金，而且流体流动在封闭的管路和设备中，即使通过实物也不能形象地展示出来。以往的教学往往是通过平面静态系统图，结合复杂的文字叙述来描述液化气船营运的各个流程，其相互的动态关系不明显，无法形象地表达其工作过程。

图1 液化气船营运流程

如果将静止、抽象的内容转变为生动、形象的知识，不但方便教学，而且更能够加深学生对内容理解和掌握。利用FLASH 软件呈现出液化气船的液货舱及相关管路、设备的示意图，通过动画模拟营运流程各环节相关管路中液、气流向以及液货舱环境所发生的变化，从而将液化气船营运流程形象地展示出来。同时，在液化气船液货舱界面上添加“干燥”、“惰化”等操作按钮，点击按钮后，可对任一环节单独进行演示，大大改善了教学效果。

二、液化气船营运流程模拟动画的设计与制作

Flash 是基于矢量图形的交互式多媒体创作软件，其特点能够满足液化气船营运流程模拟动画的制作要求。

1．动画的设计

笔者把整个液化气船营运流程的动画演示分为两个部分:第一部分是单纯的动画短片，第二部分是人机交互动画。

单纯动画短片部分的制作遵循由动到静、由远及近、由整体到局部的原则。动画短片内容是一艘典型液化气船由海上航行状态渐变为静止状态，之后该船船由远及近，液货舱出现再由小变大，逐渐显现出液货舱的管路图，再转化为系统的操作图。

交互动画部分通过按钮的设计以及对其设置脚本实现人机交互。该部分设置一个主操作界面，主操作页面上包括系统图及按键框，按键对应液化气船营运流程中的每个作业步骤。单击按键即可进入相应的单独操作环节，每个单独操作页面上设置“开始”和“返回”按键，点击“开始”可以进行对应作业的单独演示，点击“返回”即返回主操作页面。如图2、图3 所示。

2．动画制作中的难点与解决方案

图2 主操作页面

图3 液货预冷作业页面

(1)液化气船在海上航行时动画效果的制作。Flash 软件的开发针对的是二维动画的制作，软件中没有像3D Max 软件那样自带的造波效果。运用传统的形状渐变动画和移动渐变动画实现液化气船在海上航行这样复杂的运动较为困难，需要把复杂的运动进行分解。对此，笔者把船舶海上航行运动分解为水波的流动以及船舶的晃动。水波由线条组成，运用影片剪辑的嵌套制作可形成水波的流动效果，而且可在主场景中连续播放。船的晃动是路径动画和影片剪辑的组合，把船的路径动画制作成影片剪辑，实现船舶的连续晃动。为了避免动画跳跃性播放需把水波流动影片剪辑的播放帧数和船晃动影片剪辑的播放帧数设置成倍数关系。

(2)液化气船由远及近过程中立体效果的实现。液化气船由远及近的动画制作比较简单，由形变动画即可实现，但为了突出三维效果，在过程中需要加入与液货船同步运动的倒影。倒影的制作需要把船转换为元件，再改变其不透明度来实现，但转换为元件后就不能实现形变动画。为此，笔者把元件的属性运用到遮罩层上，即制作影子时不是把船转换为元件而是在其上方设置遮罩层，把遮罩层转换为元件并更改其透明度也可实现影子动画的制作。

(3)模拟流体在管路中的流动。在该动画设计中，模拟流体在管路中流动是由一系列圆沿管路平移来实现。制作中用不同颜色的圆分别来代表不同的流体(空气、惰气、液货等)，制作该流动动画较为简单的方法就是利用位移动画，即在两关键帧处设置好图形，直接创建传统补间。这种方法适合直线管路和单次播放，对于实现复杂管路中的液体流动较为困难，而且会出现动画播放不连续(跳跃性播放)的情况。

用路径动画可实现液体沿复杂管路的流动，但只能实现单个圆点沿管路流动。笔者把单个圆点的路径动画制作成影片剪辑，用duplicateMovieClip()函数对此影片剪辑反复复制(两个关键帧之间反复跳转)可实现多个圆点的连续流动。

duplicateMovieClip()函数的应用可以很好地实现圆点沿一段复杂管路的连续流动，但每个单独演示动画中都是包含进、出舱室的两段或者三段管路，因此需要对duplicateMovieClip()函数相关参数进行修改，经过反复调试得出了能够实现预期效果的程序代码:“duplicateMovieClip(this．zhj，“a”+i，

i);i+ +;duplicateMovieClip(this．zhc，“b”+i，i);i+ +”(以两段管路为例，其中“zhj”、“a”、“zhc”、“b”为可变参数，可由自己命名)，此函数实现两个影片剪辑的同时复制。如果想控制影片剪辑的播放时间(例如等到一种流体进入舱室之后另一种流体紧接着流出舱室)可通过设置影片剪辑第一个关键帧的位置实现，例如第一种流体进入舱室是120帧，则可把出舱室流体影片剪辑的第一个关键帧放在121 帧，其效果如图4 所示。

图4 货舱通空气演示动画

(4)管路内流体的隐藏。通过(3)中的方法，可以制作出流体沿复杂管路连续流动的动画，但当单击“返回”按键切换场景时duplicateMovieClip()函数复制的影片剪辑不会被隐藏掉，会继续保播放直到每个影片剪辑播放完毕，如图5 所示。

图5 未播放完动画遗留在主操作页面

分析发现动画制作方法上还需改进，开始的制作方法是在每个单独演示动画场景的时间轴上建立代码层，从时间轴第二帧开始播放单个圆点流动的影片剪辑，播放到第五帧对影片剪辑进行复制，播放到第八帧时再跳转到第五帧，如此反复复制得到连续播放的流体。在主时间轴上duplicate-MovieClip()函数复制的影片剪辑会放在主场景中播放，不会因不同场景之间的切换而被隐藏掉，所以在返回主操作页面时，上个场景没播放完的动画会遗留在上面。为解决此问题，笔者在单独播放动画的场景中建立一个单独影片剪辑，把在场景中复制单个圆流动影片剪辑的方法移植到新建的影片剪辑中，然后在“返回”按键的代码对话框中添加代码“this．e．visible=false (e 为新建影片剪辑的命名)”，切换场景时可以实现对动画的隐藏。