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原文传递拖轮协助船舶掉头的建模与仿真

论文题名：	拖轮协助船舶掉头的建模与仿真
关键词：	拖轮协助;船舶掉头;船舶运动仿真;数学模型;港口水域
摘要：	近年来，随着船舶的数量在不断增加，且逐渐向着大型化、高速化、专业化方向发展，在有限的港口水域内，船舶的密集度不断增加，使得操船水域相对变浅、变窄，增加了港口水域范围内操纵船舶的难度和复杂度，为了更加安全和高效地驾驶船舶，拖轮协助船舶操纵已经成为保证港内安全航行不可缺少的重要手段，特别是在港口内船舶需要掉头进行靠泊或离泊作业时，船舶处于低速航行状态，舵效极差，此时通过船舶自力很难完成作业，拖轮协助就成为重要的辅助手段。拖轮协助船舶掉头的性能优劣关系到整个靠离泊操纵作业的顺利与否，这一问题也成为业内关注的主要问题之一。　　拖轮协助船舶掉头通常是发生在船舶靠泊或离泊过程中，本文在阅读和总结国内外大量资料的基础上，吸取了日本MMG建模思想，建立了一组较为精确、完整的拖轮协助船舶掉头的运动方程。考虑船舶常速域和低速域状态下的运动数学模型，为保证船舶运动的连续性，采用了将两种数学模型相结合的方法，即在常速域(漂角小于20°)下采用贵岛胜郎的计算模型，在低速域(漂角大于30°)下采用芳村康男的计算模型，漂角在两者之间则采用两种模型内插的结果。　　为了使本文建立的数学模型能够满足工程上的要求，更好地跟实际情况相结合，便于应用分析，文中考虑了风、流等外界环境因素对拖轮与船舶之间作用力的影响。采用四阶龙格一库塔法对操纵运动方程的数学模型进行解算，并采用MATLAB数学工具语言中的Simulink工具箱对拖轮协助船舶在各种情况下的掉头运动进行了仿真，包括拖轮自身的不同工况及风、流等外界环境干扰的情况，得出了一系列重要的结论，能够对实际船舶驾驶有一定的指导意义。　　本课题的研究结果对驾引人员的安全操纵船舶具有一定的参考价值和理论上的指导意义，为拖轮的操纵安全评估提供了理论参考依据，同时也为航海模拟器的研制与开发提供了一定的理论基础。
作者：	徐海军
专业：	航海科学与技术
导师：	李伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文