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内河限制航道客船操纵运动建模与仿真
| 论文题名： | 内河限制航道客船操纵运动建模与仿真 |
| 关键词： | 内河航线;限制航道;航行安全;船舶操纵 |
| 摘要： | 在内河限制航道中，由于水深受限，同时受到风、流和岸壁效应的作用，导致了船舶的运动状态与无限水域中有很大不同。为了提高人民的生命和财产安全，预防船舶的碰撞，搁浅以及其它影响船舶航行安全的情况。通过仿真能够帮助船员预测一些紧急情况。因此对内河限制航道客船操纵运动的仿真是非常有必要的。本文通过建立了限制航道的客船操纵运动数学模型，在数学模型的基础上以内河客船“世纪神话”的相关数据为参考，对“世纪神话”在内河限制航道中的多种运动情况进行了仿真。 本文采取的日本数学模型小组的方法，分别考虑船，桨，舵各部分的作用力，然后考虑了它们相互之间的一些干涉作用。在深水船舶运动数学模型的基础上，乘上浅水修正系数，将深水模型转化为浅水模型。同时对船舶的大小不同漂角采用不同的计算方式，来保证船舶运动的连续性。考虑到内河风流的影响在浅水模型的基础上加入风和流的数学模型。最后因为岸壁效应的影响，在上述模型的基础上加入岸壁效应作用力和作用力矩。建立了完善的数学运动模型后，采用了四阶的龙格-库塔法对船舶操纵运动方程进行数值的求解。并且建立船舶任意时刻运动的位置和其余相关参数的确定方程。对模型求解后，本文利用C++编程语言，对船舶在受限水域的回转性能以及相关的一些操纵运动进行了仿真。尤其是对船舶在不同航道，不同水深，不同航速情况下，船舶受岸壁的作用力的影响分别进行了仿真。就仿真的相关结果，本文得出一系列的结论，所得结论与前辈们的理论分析相吻合，也论证了该仿真结果的正确性。通过相关研究得出客船在内河限制航道航行的时候，它的旋回性能与深水中有较大差异，同时由于离岸距离不同，航行速度不同，水深与吃水比不同，它所受的岸壁效应的影响也不一样。这一结果对预防海事事故以及内河船员掌握在限制航道航行时船舶的操纵性有很大的参考价值，同时对于学生学习和了解内河限制航道里复杂的航行情况有很大的帮助。本文对于开发完整的船舶模拟器也有一定的理论参考价值。 |
| 作者： | 袁浩 |
| 专业： | 交通运输工程；交通信息工程及控制 |
| 导师： | 谭家万 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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