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风浪中船舶操纵运动仿真数学模型研究
| 论文题名： | 风浪中船舶操纵运动仿真数学模型研究 |
| 关键词： | 船舶操纵性;仿真模型;驾驶模拟器 |
| 摘要： | 随着模拟技术的发展,船舶操纵驾控训练模拟器得到了较快的发展。运用船舶驾控训练模拟器开展对驾驶操控人员的驾控作业培训,以培养船舶驾驶操控人员的专业技能,并提高其技术业务水平,避免在航行中因驾驶员操控不当而引发海难事故。驾控训练模拟器的技术核心是运动仿真数学模型,因此建立船舶在风浪中的六自由度操纵运动仿真数学模型,具有工程和实际应用意义。 依据船舶运动的动力学原理,基于船舶操纵运动方程分离建模的思想,推导并建立船舶六自由度操纵性运动方程。以船,桨,舵单独水动力性能为基础,充分考虑相互之间的影响,简化水动力表达式,分别建立裸船体水动力,螺旋桨水动力,舵水动力仿真数学模型。 将海面上随机风简化为均匀定常风,给出了风作用力仿真数学模型。根据傅汝德-克雷洛夫假设,并将船体简化为箱体,建立了一阶波浪力仿真数学模型。将波浪二阶力简化为与波高的平方成正比,建立了二阶波浪力仿真数学模型。 以所给出的各作用力仿真数学模型为基础,以Fortran语言为工具,开发风浪中船舶六自由度操纵运动实时仿真系统。计算了静水中不同舵角下船舶的操纵运动,分析了船体的横倾角变化过程及船体的回转轨迹,并将计算结果与自航模试验结果对比,验证了所开发仿真系统的合理性及正确性。对船舶在风,浪中的直航运动及操纵回转运动进行了离线仿真,给出影响风,浪中船舶操纵运动轨迹及摇荡运动的因素。总结了船舶在风,浪中进行操控回转时容易引起船舶倾覆的情况,为驾驶员保证船舶在风、浪中的安全航行提供了一定的依据。 将所开发的仿真计算程序源代码应用于驾驶训练模拟器,实现船舶在风浪中的推演运动,满足模拟器可以改变转速,改变风浪条件等功能需求。 |
| 作者： | 师超 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 丁勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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