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原文传递半潜船运动建模与仿真

论文题名：	半潜船运动建模与仿真
关键词：	吊舱式半潜船;操纵模拟器;运动数学模型;实时运动状态
摘要：	随着世界各国对海洋资源开发力度的加大，半潜船的需求也正日益增加。但是半潜船建造技术只被少数几个国家所掌握，而且针对吊舱式半潜船操纵性能方面的研究工作也才刚兴起。因此研制基于吊舱式半潜船的操纵模拟器对于半潜船的设计、建造及操纵性能研究等方面工作有着非常重要的意义。　　船舶运动数学模型是船舶仿真模拟器的核心问题。本文对船舶操纵运动数学模型的研究主要从两方面入手：一是从动力学理论出发，建立了吊舱推进方式半潜船MMG数学模型；二是从控制理论，将船舶作为一个动态系统进行研究，建立了POD桨半潜船响应型数学模型。　　首先，本文从动力学理论出发，对吊舱推进方式半潜船的运动数学模型问题进行了分析研究，对近些年来已公开的关于吊舱推进器的研究资料进行了总结，建立了一个三自由度POD推进式半潜船的运动数学模型。在建模过程中，分别建立了裸体船体水动力、POD桨水动力、POD桨推力及扭矩的计算模型。最后通过四阶Runge-Kutta算法，求解出船舶实时运动状态。　　其次，本文通过分析实船Z型操舵试验数据，确定了船舶“操纵性能指数”，即K，T值，建立了基于舵角及船速输入，船舶运动轨迹及航向为输出的响应型船舶运动数学模型，即POD推进方式半潜船的NOMOTO数学模型。　　最后，为验证本文所建立模型的正确性与可行性，以及比较MMG模型和NOMOTO模型的优缺点。本文以中远航运公司所有的半潜船“泰安口”轮为例。对MMG数学模型及NOMOTO模型分别进行了旋回运动仿真，为使预报结果更接近实际情况，本文还考虑了风、流的影响，得到的仿真结果与实船试验数据相吻合，验证了已建立的数学模型是正确、有效的；且从精度上讲，MMG模型较NOMOTO数学模型在模拟POD推进式半潜船的运动特性时更为精确。　　本文建立的数学模型能为研制与开发POD推进式的船舶操纵模拟器提供一定的理论依据，而且对于培训半潜式船舶驾驶员有着更为直接的指导意义。
作者：	汪有良
专业：	舰船电力推进及自动化
导师：	胡国梁;陈辉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文