船舶操縱運(yùn)動(dòng)仿真.pdf

1、船舶操縱性是指船舶在駕駛者的操縱下，通過控制裝置來保持或改變航速、航向和位置等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力。它是船舶運(yùn)動(dòng)性能之一。它直接影響到船舶的航行經(jīng)濟(jì)性和安全性。航運(yùn)業(yè)的不斷發(fā)展促進(jìn)了船舶的大型化、多樣化和高速化。航道航行密度的增加導(dǎo)致海上事故發(fā)生的概率上升，使得人們對(duì)船舶操縱性的要求提高。 在船舶設(shè)計(jì)階段，人們常用船舶運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)預(yù)報(bào)船舶的操縱性能。船舶運(yùn)動(dòng)仿真作為船舶操縱性的應(yīng)用對(duì)船舶的航運(yùn)駕駛訓(xùn)練也有明顯的實(shí)用價(jià)值?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的迅

2、猛發(fā)展，多媒體技術(shù)的進(jìn)步，使得船舶運(yùn)動(dòng)仿真開發(fā)能夠比較真實(shí)的再現(xiàn)實(shí)船運(yùn)行時(shí)的場(chǎng)景，目前在航海人員培訓(xùn)中得到廣泛的應(yīng)用。船舶運(yùn)動(dòng)仿真還對(duì)港口航道的設(shè)計(jì)和管理有一定的指導(dǎo)作用。本文圍繞船舶運(yùn)動(dòng)仿真這個(gè)問題，開展了具體的研究，開發(fā)了一個(gè)小型的仿真軟件。 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型是船舶運(yùn)動(dòng)仿真的基礎(chǔ)。其中MMG型數(shù)學(xué)模型的研究比較多，這種模型用水動(dòng)力系數(shù)和槳、舵的相關(guān)系數(shù)對(duì)水動(dòng)力建模，因此水動(dòng)力系數(shù)及槳、舵的相關(guān)系數(shù)對(duì)數(shù)學(xué)模型的求解有密切的影響

3、，從而影響到船舶操縱性預(yù)報(bào)的精確性，因此研究這些系數(shù)對(duì)船舶操縱性的敏感性就有一定的意義。這樣，在對(duì)這些系數(shù)的理論計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)估算和試驗(yàn)研究中，可以對(duì)不同的系數(shù)進(jìn)行取舍和側(cè)重。 本文主要針對(duì)船舶操縱運(yùn)動(dòng)仿真預(yù)報(bào)，開發(fā)出一個(gè)快時(shí)船舶操縱模擬軟件，開發(fā)環(huán)境基于WINDOWS XP和Visual C++6.0。船舶操縱模擬軟件中的計(jì)算部分是基于船舶操縱運(yùn)動(dòng)方程。本文的另一個(gè)內(nèi)容就是以這個(gè)軟件為平臺(tái)，采用水面船舶樣本參數(shù)，評(píng)估水動(dòng)力系數(shù)和其

4、它系數(shù)的變化對(duì)船舶操縱性能的影響，進(jìn)行船舶操縱性敏感性分析。主要內(nèi)容包括： （1）全面回顧總結(jié)了船舶運(yùn)動(dòng)仿真和船舶操縱性的研究現(xiàn)狀，對(duì)目前的研究熱點(diǎn)及趨勢(shì)作了一般性的討論和分析，進(jìn)而確定本文的研究?jī)?nèi)容主要是快時(shí)船舶操縱模擬軟件的開發(fā)和水面船舶操縱性敏感性研究。 （2）在參閱了大量的船舶操縱性研究資料的基礎(chǔ)上，對(duì)船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入的研究。并系統(tǒng)地介紹了一套比較實(shí)用的分離型船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，對(duì)涉及到的參數(shù)進(jìn)行了深

5、入的分析。 （3）在廣泛了解國(guó)內(nèi)外船舶運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一個(gè)小型的桌面快時(shí)船舶操縱模擬軟件。文中對(duì)模擬軟件進(jìn)行了介紹，并詳細(xì)描述軟件的框架結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)述了相關(guān)的技術(shù)要點(diǎn)。軟件中模擬在人工操舵的情況下，船舶運(yùn)動(dòng)的過程和軌跡。軟件還附帶有操縱性仿真預(yù)報(bào)的功能，文中給出了具體船型的仿真預(yù)報(bào)。 （4）以快時(shí)船舶操縱模擬軟件為平臺(tái)，對(duì)水面船舶操縱性進(jìn)行敏感性分析。對(duì)不同的水動(dòng)力系數(shù)、舵的整流系數(shù)和槳盤處伴流系數(shù)的