探索船舶在风浪中的操纵运动仿真

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1、大连海事大学硕士学位论文船舶在风浪中的操纵运动仿真姓名：滕英祥申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：洪碧光20040301摘要本文在船舶平面操纵运动数学模型的基础卜，建立了考虑船舶操纵过程中的横倾耦合，以及在风、浪、流等干扰力和力矩作用下的船舶操纵运动数学模型，行就船舶在风浪中操舵后的横摇特性进行了深入的研究。在建立数学模型时分别考虑了作用在船体、桨、舵上的力和力矩以及三者之川的相瓦干涉，充分考虑了船舶平面运动与横倾的耦合，以及转舵横倾力利力矩、横倾恢复力和力矩，船体流体动力和力矩、横摇阻尼力和力矩、船体惯性__，_)和力矩、风浪等外界干扰力和力矩在横摇方向

2、的相互作用关系。用龙格一库塔法对操纵运动方程的数学模型进行解算，并采用Visual(：++程序设计语言，对船舶操纵性试验进行了仿真计算。本文对船舶在风、浪中采取的不同操纵方案与横摇角之叫H的关系进行了定量分析。通过计算得出在横风、横浪的情况下，可能造成的危险局面，从而提出了操纵舵角与最大横摇角估算图潜。通过本论题的研究，得出以下结论：一船舶在风、波浪中操舵回转过程中，在风、浪产生的横倾力矩和转舵横倾力矩的共同作用下，可能造成较大的横倾角。计算结果表明由操舵及波浪作用引起的船舶最大横倾角的大小与转舵引起的横摇相位和波浪引起的横摇相位之阳J的关系有关。两者相位相同时，横摇角较

3、大，反之较小。在波浪的作用li，即使是操较小的舵角，也可能造成较大的横倾。本课题的研究结果对船舶驾驶人员在实际操船过程中具有～定参考价植，同叫，也为模拟船舶在波浪中的操纵性能提供了一定的理论方法。天键训：横摇风、浪操纵性数学模型运动仿真AbstractBasedontheshipmaneuveringmathematicalmodelonwatersurface，thethesisbuiltupshipmaneuveringmathematicalmodel．Themodeltooktherollingcouplingandtheeffectofinterferencef

4、orcesandmomentsbywinds，wavesandseacurrentsduringmaneuveringintoaccount．Moreover,thisarticlehasmadeafurtherresearchofship’SrolIingcharacteristicinwindandwavesaitermaneuveringWhenbuildingupthemathematicalmodel，thefollowingfactorshavebeenconsidered：theforcesandmomentsactedonship’Shull，propel

5、ler，rudderandinterrelationships；theship’Smovementonwatersurfaceandtherollingmomentcoupling；therollingforcesandmomentbymaneuvering；therecoveryforcesandmomentsofbuoyancy；theship’Shydrodynamicforcesandmoments；therollingdampingforcesandmoments；theship’Sinertiaforcesandlnoments；theinterference

6、forcesandmomentsofwindsandwaves；andtheinteractingrelationshipofthemThepaperappliedthecalculatingmethod—theRunge—Kuttamethodtocalculatetheequationofmaneuveringmathematicalmodel，andsimulatingcalculatedforthetrialsontheship’smaneuverabilitybyVisualC++programminglanguage，ThethesispJ’esentedaq

7、uantitativeanalysistotherelationshipsbetweentherollingangleandtheship’SdifferentmaneuveringschemeinwindandwaveAndputforwardtheassessmentcHrvesofmaximumrollingangleandmaneuveringrudderanglebycalculationincaseofthedangeroussituationcausedbytransversalwindandwave，Bythe