探索基于matlab的双拖轮协助船舶操纵运动的仿真研究

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1、大连海事大学硕士学位论文基于Matlab的双拖轮协助船舶操纵运动的仿真研究姓名：黎明杰申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：张吉平20091001中文摘要摘要本文以船舶平面操纵运动数学模型为理论基础，吸取了分离型建模(MMG)的思想，建立了包括船体、螺旋桨、舵单独性及其各部分之间的相互干涉的数学模型，充分考虑了港内操纵时浅水对拖航操纵性的影响，结合前人的研究成果建立一个完整的包括拖轮和船舶的拖航操纵的数学模型；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MATLAB数学工具语言中的Simulink工具箱对拖轮协助下的船舶操纵运动进行仿真，本文通过采用定量和

2、定性相结合的方法，详细研究了船舶在双拖轮协助下操纵运动的情况。为保证船舶在航道、港内的安全运行，拖船已成为不可缺少的辅助手段，因此，对双拖船协助下的船舶的操纵性能的研究显得尤为重要。通过本论文的研究，得出以下结论：双拖轮的作用可以使船舶达到横移和转向的目的，船舶首、尾分别带单拖轮也可以使船舶达到转向的目的。船舶首尾拖轮同时顶推正常航行的船舶使其横移时，船舶会有一定的转向，转向的方向是带拖轮一侧，此时可以通过减小船尾拖轮的转速以及使用舵来协助船舶保持航向。对于低速航向的船舶，双拖轮顶推使其横移时，船首拖轮作用效果明显，故船舶会向所带拖轮反方向的一侧转向。拖轮协助低速船舶转向时，船舶

3、首尾同时带拖轮时的作用效果最为明显，其次为船尾带拖轮拖带，船首拖轮顶推时的作用效果相对较差。本课题的研究结果比较客观地描述了拖航运动特性，可为船舶操纵人员提供参考依据，有助于对双拖轮协助船舶操纵更为深入的了解。同时也为航海模拟器的研制与开发提供一定的理论基础。关键词：船舶操纵性；建模；船舶运动仿真；拖轮协助英文摘要AbstractInordertostudythemaneuverabilityofshipassistedbydoubletugs，thisarticlegivesamathematicalmodelonthebaseoftheshipmaneuveringmathe

4、maticalmodelonwaters1．1rfjace，AccordingtoMMG’Sseparatedmodelingtheory,theformulasforcalculatinghullhydrodynamicforce，rudderforceandpropellerforcearepresented，andthehydrodynamicinteractionamongthem；T11epapercalculatetheequationofmaneuveringmathematicalmodelbyRunge—Kuttamethod，andtheshipmaneuve

5、ringsimulationresearchesarecarriedoutbyuseoftheMATLAB’sSimulinkToolboxinthispaper．Adoptthemethodofquantitativeandqualitativeanalysis，thepaperdiscussesthemotionofshipincalmwater．Thestudyhasobtainedthefollowingconclusion：TheshipwillhavesideandturningmotionbytheeffectofDoubletugs，andalsohavesimi

6、larmotionbysingeltugwhicheffectsatship’Sboworstempart．Whenpushedbybowandstemtugstogether,theshipthatnavigatewithnormalspeedwillhaveturnmotiontothetug，themotionwillbeweakenbylowerthepowerofbowtugandusingredder．Theshipwithlowspeedwillturnagainstthetuginthesamecondition．Tothelowspeedship，pushing

7、bystemtughasaobviousturningmotionthanbowtug，butthemostobviouseffectisinconditionofeffectedbybothbowtugandstemtug．Thjsresearchdescriptsship’Smovementeffectedbydoubletugsobjectivelyandprovidesatheoreticalreferenceformanipulationofthesafetyasses