系泊船舶纜繩受力控制系統(tǒng)研究.pdf

1、船舶的大型化、復(fù)雜化使港口內(nèi)系泊船的運(yùn)動成為港口設(shè)計(jì)和使用中的重要問題。對于船舶的運(yùn)動問題，通常情況下國內(nèi)采用物理模型試驗(yàn)對實(shí)際情況進(jìn)行模擬，為實(shí)際工程提供允許系泊及裝卸作業(yè)的條件。但是實(shí)驗(yàn)方法的缺點(diǎn)是費(fèi)用高、周期長?？朔@一不足的主要途徑是數(shù)值模擬，數(shù)值模擬需要時間短，經(jīng)濟(jì)效益好，并且通用性好。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，許多工程分析計(jì)算問題都已經(jīng)開始使用可視化工程計(jì)算軟件來完成。本文使用matlab為開發(fā)工具，針對目前的需要，提

2、出了一種有效的計(jì)算模型和計(jì)算方法，并開發(fā)了系靠船舶計(jì)算與優(yōu)化系統(tǒng)相應(yīng)的可視化軟件。 首先，根據(jù)對實(shí)際問題的研究，本文將實(shí)際問題進(jìn)行了簡化，進(jìn)而提出了一種求解系靠系統(tǒng)的靜力模型。由于建立計(jì)算模型的需要，本文根據(jù)歐拉角的相應(yīng)理論討論了剛體運(yùn)動和剛體上任意一點(diǎn)運(yùn)動之間的關(guān)系，并根據(jù)矩陣位移法的相關(guān)理論推導(dǎo)了以船舶為研究對象的平衡方程組。對于纜繩受力變形曲線呈現(xiàn)非線性的特點(diǎn)，文章對纜繩性能曲線進(jìn)行了模擬。并在文章的后半部分證明了這個模型

3、的有效性。 其次，由于纜繩的松弛與張緊，船舶與護(hù)舷的接觸與否，纜繩本身的非線性力學(xué)特性等諸多因素導(dǎo)致平衡方程組是一個非線性方程組。為了得到滿意的結(jié)果，本文分別采用多種數(shù)值方法求解非線性方程組。并對比了計(jì)算結(jié)果，選用了比較有效的計(jì)算方法。最后，通過對matlab圖形顯示的試驗(yàn)與研究，實(shí)現(xiàn)了用matlab圖形用戶界面接口向?qū)?，完成?yīng)用軟件的用戶圖形界面程序。 本系統(tǒng)采用可視化的界面錄入數(shù)據(jù)，使用快速簡單的方法輸入設(shè)計(jì)的條件，

4、實(shí)現(xiàn)了高效準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)錄入和計(jì)算，并且可以以圖示的形式顯示數(shù)據(jù)結(jié)果。本系統(tǒng)可以計(jì)算出各類荷載作用下的船舶位移和纜繩內(nèi)力；根據(jù)用戶需求通過圖形或表格的形式輸出最終結(jié)果或中間結(jié)果；根據(jù)受力特點(diǎn)，進(jìn)行系纜方式的優(yōu)化布置。 本套軟件是針對船舶系泊的專業(yè)軟件，有很強(qiáng)的針對性。能很方便地進(jìn)行船舶位移、纜繩內(nèi)力計(jì)算以及內(nèi)力優(yōu)化計(jì)算，后處理部分大量繁雜的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理有計(jì)算機(jī)完成，大大減少了設(shè)計(jì)人員的工作量，提高了工作效率和準(zhǔn)確性，對實(shí)際的工作有