螺旋槳逆轉(zhuǎn)工況下船舶運(yùn)動(dòng)建模與仿真.pdf

1、為了使操船者能夠準(zhǔn)確預(yù)判船舶動(dòng)態(tài)，減少乃至避免事故的發(fā)生，船舶在限制水域的多工況仿真預(yù)報(bào)的研究尤為重要，實(shí)際意義十分明顯。然而，到目前為止，關(guān)于螺旋槳反轉(zhuǎn)制動(dòng)及倒航的仿真預(yù)報(bào)研究仍然不夠成熟。本文對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)建模與仿真的研究工作是在考慮到船和環(huán)境的相互作用下進(jìn)行的。 首先，考慮到船舶在螺旋槳逆轉(zhuǎn)情況下必將經(jīng)歷倒車(chē)制動(dòng)和倒車(chē)倒航過(guò)程。因此，本文在對(duì)前人提出的常速域數(shù)學(xué)模型和淺水、低速、大漂角數(shù)學(xué)模型研究的基礎(chǔ)上，并考慮到船舶運(yùn)動(dòng)的連

2、續(xù)性，采用了將兩種數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的方法建立了既能體現(xiàn)船舶在常速域的運(yùn)動(dòng)特性，又能體現(xiàn)船舶在淺水、低速、大漂角情況下的運(yùn)動(dòng)特性的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。即在建立運(yùn)動(dòng)數(shù)模時(shí)，小漂角(小于20度)采用貴島模型，大漂角(大于30)采用芳村模型，漂角在兩者之間是采用兩個(gè)模型的內(nèi)插。考慮淺水影響時(shí)采用了貴島的研究結(jié)果。 然后，為了滿(mǎn)足船舶多工況動(dòng)態(tài)仿真的需要，本文給出適用于計(jì)算機(jī)仿真的螺旋槳推力系數(shù)與轉(zhuǎn)矩系數(shù)的四象限計(jì)算方法。并用MATLAB工具

3、編輯了計(jì)算程序，能使計(jì)算機(jī)直接根據(jù)輸入的船型參數(shù)方便的計(jì)算出B系列螺旋槳的四象限特性曲線(xiàn)并用于船舶操縱運(yùn)動(dòng)仿真預(yù)報(bào)，為最后利用Matlab仿真創(chuàng)造條件。在考慮螺旋槳橫向力對(duì)船舶操縱運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，根據(jù)各種橫向力的物理成因采用了理論計(jì)算的方法，并將結(jié)果用于最后的仿真。 最后，為驗(yàn)證本文所建議的模型的正確性與可行性，結(jié)合前人的在船舶數(shù)學(xué)模型方面的理論和經(jīng)驗(yàn)，利用Matlab進(jìn)行了船舶旋回、制動(dòng)和倒航實(shí)例仿真并與實(shí)船試驗(yàn)進(jìn)行了比較，吻合