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先令舵在船舶靠离泊中作用的仿真研究
| 论文题名： | 先令舵在船舶靠离泊中作用的仿真研究 |
| 关键词： | 先令舵;运动仿真;船舶靠离泊;MATLAB数学工具语言 |
| 摘要： | 随着现代化船舶的向大型化、专用化、高速化发展,相关从业人员对船舶操纵性的要求与日俱增。舵效控制船舶的能力始终是备受关注的问题之一,相关的研发工作也从未间歇。先令舵(SchillingRudder)作为一种新型舵,已逐渐运用到实际生产运营中,特别常见于大型油轮等肥大型船,以及大型集装箱船等船型上。因其良好的水动力特性,而得到普遍认同,也为其进一步推广奠定了坚实基础。利用其自力靠泊的理论,多是依靠实船试验获得,而理论上的定性定量研究则相对较少,因此研究先令舵的舵效问题,对实际操作具有重大现实意义。 文章通过分离建模思想,以船体、螺旋桨、首侧推、舵等部分的单独性能为基础,分别建立独立模型,而且加入各部分的相互干涉要素。同时,对普通舵与先令舵的水动力表达式进行比较,先后应用到船舶仿真模型中。在结合前人的研究成果的基础上,充分考虑船舶港内操纵常见的浅水、低速、大漂角等特点,建立一个相对合理、完整的船舶靠离泊操纵的低速域运动数学模型。模型中涉及到贵岛模型和芳村模型,在漂角大于30°时采用芳村模型,而漂角小于20°时采用贵岛模型,漂角介于二者间则将两个模型进行内插。而在考虑到浅水影响的过程中,则采用芳村的模型。 利用MATLAB数学工具语言,开发了仿真平台,通过四阶龙格一库塔法,对所建立的船舶操纵运动方程的数学模型进行解算,并采用MATLAB中的Simulink工具箱,对船舶在港内操纵、特别是靠离泊操纵进行模拟仿真。在确保实船的试验结果己验证本模型正确性的基础上,对装配有先令舵的模拟船型在不同舵角、载态、及是否使用侧推器等不同情境下,进行多次仿真试验。借助对比各自的航迹、航向变化量和航向变化率等要素,定性、定量分析了多种因素对先令舵舵效的影响。所得出的结论,在实际的驾引工作过程中,特别是运用侧推器和先令舵自力靠泊,对相关人员具有一定的实际参考价值。 |
| 作者： | 王岳 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 洪碧光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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