拖輪模擬器中拖輪拖帶作業(yè)的四自由度建模.pdf

1、作為一種輔助操縱手段，拖輪在海上拖帶以及協(xié)助大型船舶靠離洎中起到非常重要的作用。而拖輪模擬器在拖輪駕駛員及其與引航員相互協(xié)調(diào)工作的培訓(xùn)中優(yōu)勢(shì)明顯。2011年1月挪威船級(jí)社(det norske veritas，DNV)對(duì)航海模擬器的等級(jí)劃分的最新標(biāo)準(zhǔn)中提到，A級(jí)航海模擬器中至少具有一種拖輪模型，能夠逼真地模擬出拖輪的頂推、拖帶、復(fù)位和護(hù)航的作用。建立拖輪拖帶被拖船的數(shù)學(xué)模型是進(jìn)一步研究拖輪作業(yè)數(shù)學(xué)模型的必要準(zhǔn)備，是拖輪模擬器研究的重要組

2、成部分。為此，本文做了以下研究工作:
　　(1)全回轉(zhuǎn)式(azimuth stern drive，ASD)拖輪和大型液化天然氣(liquefiednatural gas，LNG)船舶四自由度數(shù)學(xué)模型的建立。利用MMG分離模型思想，在充分考慮了ASD拖輪雙槳及LNG船舶雙槳雙舵的特殊性的基礎(chǔ)上，分別對(duì)ASD拖輪與滿載LNG船舶建立了較為完整的四自由度操縱數(shù)學(xué)模型。同時(shí)，利用建立好的數(shù)學(xué)模型做了旋回仿真試驗(yàn)，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與相關(guān)實(shí)船數(shù)據(jù)

3、進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證了模型的合理性。
　　(2)風(fēng)、流干擾模型的建立。本文建立了海風(fēng)的干擾力和力矩?cái)?shù)學(xué)模型和海流的干擾模型，并分別對(duì)ASD拖輪和滿載LNG船舶進(jìn)行了操縱運(yùn)動(dòng)仿真預(yù)報(bào)。
　　(3)拖纜張力模型的建立。利用懸鏈線建模方法，建立了拖纜張力數(shù)學(xué)模型，并通過迭算法對(duì)拖纜張力進(jìn)行實(shí)時(shí)解算。此外，利用已建立好的ASD拖輪和拖纜模型拖帶一艘無動(dòng)力駁船進(jìn)行了直航穩(wěn)定性試驗(yàn)，驗(yàn)證了所建模型的正確性。
　　(4)使用VS2013編