船舶操縱運動仿真.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、航向和位置等運動狀態(tài)的能力。它是船舶運動性能之一。它直接影響到船舶的航行經(jīng)濟性和安全性。航運業(yè)的不斷發(fā)展促進了船舶的大型化、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，使得人們對船舶操縱性的要求提高。 在船舶設(shè)計階段，人們常用船舶運動仿真技術(shù)預(yù)報船舶的操縱性能。船舶運動仿真作為船舶操縱性的應(yīng)用對船舶的航運駕駛訓(xùn)練也有明顯的實用價值?，F(xiàn)代計算機的迅

2、猛發(fā)展，多媒體技術(shù)的進步，使得船舶運動仿真開發(fā)能夠比較真實的再現(xiàn)實船運行時的場景，目前在航海人員培訓(xùn)中得到廣泛的應(yīng)用。船舶運動仿真還對港口航道的設(shè)計和管理有一定的指導(dǎo)作用。本文圍繞船舶運動仿真這個問題，開展了具體的研究，開發(fā)了一個小型的仿真軟件。 船舶運動數(shù)學(xué)模型是船舶運動仿真的基礎(chǔ)。其中MMG型數(shù)學(xué)模型的研究比較多，這種模型用水動力系數(shù)和槳、舵的相關(guān)系數(shù)對水動力建模，因此水動力系數(shù)及槳、舵的相關(guān)系數(shù)對數(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)報的精確性，因此研究這些系數(shù)對船舶操縱性的敏感性就有一定的意義。這樣，在對這些系數(shù)的理論計算、經(jīng)驗估算和試驗研究中，可以對不同的系數(shù)進行取舍和側(cè)重。 本文主要針對船舶操縱運動仿真預(yù)報，開發(fā)出一個快時船舶操縱模擬軟件，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算部分是基于船舶操縱運動方程。本文的另一個內(nèi)容就是以這個軟件為平臺，采用水面船舶樣本參數(shù)，評估水動力系數(shù)和其

4、它系數(shù)的變化對船舶操縱性能的影響，進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)了船舶運動仿真和船舶操縱性的研究現(xiàn)狀，對目前的研究熱點及趨勢作了一般性的討論和分析，進而確定本文的研究內(nèi)容主要是快時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，對船舶操縱運動數(shù)學(xué)模型進行了深入的研究。并系統(tǒng)地介紹了一套比較實用的分離型船舶運動數(shù)學(xué)模型，對涉及到的參數(shù)進行了深

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