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三峡枢纽小尺度船模操纵性指数仿真计算研究
| 论文题名： | 三峡枢纽小尺度船模操纵性指数仿真计算研究 |
| 关键词： | 船舶模型;操纵性指数;仿真分析;三峡工程;通航安全 |
| 摘要： | 三峡通航建筑物的建设具有重大的社会效益和经济效益。三峡工程的修建,可使长江上游水系的通航里程大大延长,防洪、发电、航运等综合效益的提高显著。同时长江是一条典型的限制航道,特别是长期以来航道,弯窄浅急等现象在局部非常突出,加上航线工程密集建桥频繁使得条件日益恶劣,这也使得船舶航行的操纵问题变得更加复杂。所以保证内河航道船舶的通航安全是至关重要的。 具有良好操纵性的船舶是指在直线航行时能够保持运动方向,需要转向时能迅速地改变航向,使船舶按照预定的航向航行,并且具有适当的停船性能。操纵性包括四个方面的内容即航向稳定性、回转性、转首性及跟从性和停船性能。操纵性又与六个要素有关,即舵、车、锚、缆、风和水流。在船舶的设计和运行中,通常都是考虑以上几个因素。传统的设计利用船舶模型得出的试验数据加上经验公式拟合得到船舶运行的参数。这种方法由于考虑的因素比较理想化以及试验条件的苛刻性正越来越不被人所采用。因此,根据船舶或船模操纵性实验结果辨识其水动力导数而深入研究其操纵性能的方法目前广泛的采用。 船舶操纵性主要是通过操纵性指数一阶K、T指数来描述。K表示回转性,T表示船舶对舵的快速应答性和航向的稳定性。一般是运用野本谦作一阶K、T方程求的。操纵性指数与船体惯性、回转阻尼和舵的回转力矩有关。K是指每单位舵角的回转力矩与每单位回转角速度的粘性阻尼的比值,T是指船舶的惯性与每单位回转角速度的粘性阻尼的比值。如果增加每单位回转角速度的粘性阻尼,可以使K、T值都下降,即回转性下降而航向稳定性加强。如果不改变粘性阻尼条件,只增加舵效,加大回转力矩,船舶的回转性将得到有效地改善。一般来说,对于操纵性良好的船舶,应具有较大的正K较小的正T。 任何理论都有不足之处,由于船模尺度效应的影响和试验条件的限制,得到的K、T指数与实船存在偏差。本文就从另一个角度,运用动量定理,简化求解过程,求出操纵性指数。过船舶运动水动力模型,筛选出影响船舶操纵性指数的主要影响因素:阻力荷载占主动力的比例分数、舵角和船速,运用DPS均匀设计,设计得出20种试验方案,将各种因素指标分别带入简化模型,得出操纵性指数K、T。找出各种组合对操纵性指数的影响,运用MATLAB软件,分析各个因素之间的相互关系,以及它们之间相互作用时对操纵性指数的影响,绘出直观的影响图,确定最佳的荷载组合,指导船舶的设计和运行。 |
| 作者： | 赵传波 |
| 专业： | 水利水电工程 |
| 导师： | 蔡创;蔡汝哲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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