風浪中船舶操縱運動建模與仿真.pdf

1、本文利用1993年浜本剛實提出的水平的隨體坐標系(Horizontal Body AxesSystem)，建立六個自由度船舶操縱運動數(shù)學模型，然后，利用MATIAB編程、繪圖，以及SIMULJNK動態(tài)系統(tǒng)仿真集成軟件包對船舶操縱運動進行仿真。由于時間緊迫，且本人水平有限，在對操縱運動進行仿真試驗時，遇到了困難，于是僅對四個自由度運動模型進行了旋回仿真試驗，試驗結(jié)果比較理想，最后還對風浪中船舶旋回運動進行了安全分析。 在建立數(shù)學模

2、型時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系，充分考慮了經(jīng)典的MMG三個自由度的船舶平面運動與橫搖、縱搖、垂蕩的耦合，并考察了風干擾力和力矩模型和波浪干擾力和力矩模型，將船舶在風浪中的操縱運動與搖蕩運動結(jié)合起來。 在對操縱運動進行仿真試驗時，僅對四個自由度運動模型進行了仿真。仿真結(jié)果表明該模型的精度能滿足實際的要求，而在不同工況下的仿真結(jié)果進行分析，得出以下結(jié)論： 船舶在風浪中旋回操縱過程中，風

3、和浪聯(lián)合作用對旋回軌跡、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力橫搖角的影響較大。仿真計算結(jié)果表明，風浪越大，影響越大；不同方向風、浪對于旋回運動的影響不同，隨風(浪)、左橫風(浪)對于船舶右旋回操縱的旋回軌跡影響最大；對于同一船舶，橫穩(wěn)性高度越小，最大動力橫搖角約越大；船舶相對波浪的初始位置也對旋回運動產(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于旋回軌跡的影響要比波谷處和兩者之間