風(fēng)浪中船舶操縱運(yùn)動(dòng)建模與仿真.pdf

1、本文利用1993年浜本剛實(shí)提出的水平的隨體坐標(biāo)系(Horizontal Body AxesSystem)，建立六個(gè)自由度船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，然后，利用MATIAB編程、繪圖，以及SIMULJNK動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真集成軟件包對(duì)船舶操縱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真。由于時(shí)間緊迫，且本人水平有限，在對(duì)操縱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)時(shí)，遇到了困難，于是僅對(duì)四個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了旋回仿真試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果比較理想，最后還對(duì)風(fēng)浪中船舶旋回運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了安全分析。 在建立數(shù)學(xué)模

2、型時(shí)分別研究了作用在船體、槳、舵上的力和力矩以及三者之間的相互干涉關(guān)系，充分考慮了經(jīng)典的MMG三個(gè)自由度的船舶平面運(yùn)動(dòng)與橫搖、縱搖、垂蕩的耦合，并考察了風(fēng)干擾力和力矩模型和波浪干擾力和力矩模型，將船舶在風(fēng)浪中的操縱運(yùn)動(dòng)與搖蕩運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來(lái)。 在對(duì)操縱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)時(shí)，僅對(duì)四個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明該模型的精度能滿足實(shí)際的要求，而在不同工況下的仿真結(jié)果進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論： 船舶在風(fēng)浪中旋回操縱過程中，風(fēng)

3、和浪聯(lián)合作用對(duì)旋回軌跡、橫搖角，即用舵旋回掉頭所需水域的大小，船舶旋回過程中最大動(dòng)力橫搖角的影響較大。仿真計(jì)算結(jié)果表明，風(fēng)浪越大，影響越大；不同方向風(fēng)、浪對(duì)于旋回運(yùn)動(dòng)的影響不同，隨風(fēng)(浪)、左橫風(fēng)(浪)對(duì)于船舶右旋回操縱的旋回軌跡影響最大；對(duì)于同一船舶，橫穩(wěn)性高度越小，最大動(dòng)力橫搖角約越大；船舶相對(duì)波浪的初始位置也對(duì)旋回運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，船舶初始位于波峰處的橫搖角比波谷處的橫搖角要大，船舶初始位于波峰處對(duì)于旋回軌跡的影響要比波谷處和兩者之間