船舶在縱橫搖耦合下的非線性動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、在船舶耐波性的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)波浪以及船舶自身的一些因素會(huì)對(duì)船舶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生影響，這些因素將會(huì)導(dǎo)致船舶呈現(xiàn)出六自由度搖蕩運(yùn)動(dòng)。在一定程度上，這些搖蕩運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)會(huì)降低船舶的穩(wěn)定性和安全性。在船體坐標(biāo)系的六個(gè)自由度搖蕩運(yùn)動(dòng)中，船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)和縱搖運(yùn)動(dòng)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響是最大的，因此，在對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究的過(guò)程中，準(zhǔn)確的掌握船舶橫搖運(yùn)動(dòng)和縱搖運(yùn)動(dòng)的各種非線性動(dòng)力學(xué)特性是一項(xiàng)十分重要的工作，研究船舶橫搖運(yùn)動(dòng)和縱搖運(yùn)動(dòng)的非線

2、性動(dòng)力學(xué)行為是考察船舶穩(wěn)定性的關(guān)鍵性問(wèn)題之一。為此，本文做了以下工作：
　?。?）建立船舶縱橫搖耦合運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型
　　本文以水平約束下處于自由模式的船舶系統(tǒng)作為研究對(duì)象，假設(shè)船舶初始時(shí)處于正浮狀態(tài)，沒(méi)有航速。在此基礎(chǔ)上，采用歐拉角描述船舶的搖擺運(yùn)動(dòng)，對(duì)船舶在規(guī)則波作用下的受力情況進(jìn)行分析后，分別推導(dǎo)出船舶系統(tǒng)動(dòng)能、勢(shì)能、阻尼力矩、波浪力和規(guī)則波復(fù)原擾動(dòng)力矩的表達(dá)式，最后在拉格朗日方程的基礎(chǔ)上，建立了假設(shè)船舶參數(shù)下的縱橫搖耦

3、合運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。
　　（2）分析船舶單自由度橫搖與縱搖運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性
　　在前面推導(dǎo)的動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用經(jīng)典的龍格庫(kù)塔法對(duì)方程組進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析規(guī)則波擾動(dòng)力矩不同振幅、不同初始相位角、不同波浪頻率和不同的角度控制參數(shù)對(duì)船舶單自由度橫搖和縱搖運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性的影響。
　　（3）分析船舶在縱橫搖耦合作用下的動(dòng)力學(xué)特性
　　通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法研究規(guī)則波擾動(dòng)力矩不同振幅、不同波浪頻率和不同的角度控制參數(shù)對(duì)船舶縱橫