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原文传递船舶操纵运动仿真

论文题名：	船舶操纵运动仿真
关键词：	船舶操纵性;船舶运动;运动仿真;人工操舵
摘要：	船舶操纵性是指船舶在驾驶者的操纵下，通过控制装置来保持或改变航速、航向和位置等运动状态的能力。它是船舶运动性能之一。它直接影响到船舶的航行经济性和安全性。航运业的不断发展促进了船舶的大型化、多样化和高速化。航道航行密度的增加导致海上事故发生的概率上升，使得人们对船舶操纵性的要求提高。在船舶设计阶段，人们常用船舶运动仿真技术预报船舶的操纵性能。船舶运动仿真作为船舶操纵性的应用对船舶的航运驾驶训练也有明显的实用价值。现代计算机的迅猛发展，多媒体技术的进步，使得船舶运动仿真开发能够比较真实的再现实船运行时的场景，目前在航海人员培训中得到广泛的应用。船舶运动仿真还对港口航道的设计和管理有一定的指导作用。本文围绕船舶运动仿真这个问题，开展了具体的研究，开发了一个小型的仿真软件。船舶运动数学模型是船舶运动仿真的基础。其中MMG型数学模型的研究比较多，这种模型用水动力系数和桨、舵的相关系数对水动力建模，因此水动力系数及桨、舵的相关系数对数学模型的求解有密切的影响，从而影响到船舶操纵性预报的精确性，因此研究这些系数对船舶操纵性的敏感性就有一定的意义。这样，在对这些系数的理论计算、经验估算和试验研究中，可以对不同的系数进行取舍和侧重。本文主要针对船舶操纵运动仿真预报，开发出一个快时船舶操纵模拟软件，开发环境基于WINDOWS XP和Visual C++6.0。船舶操纵模拟软件中的计算部分是基于船舶操纵运动方程。本文的另一个内容就是以这个软件为平台，采用水面船舶样本参数，评估水动力系数和其它系数的变化对船舶操纵性能的影响，进行船舶操纵性敏感性分析。主要内容包括：（1）全面回顾总结了船舶运动仿真和船舶操纵性的研究现状，对目前的研究热点及趋势作了一般性的讨论和分析，进而确定本文的研究内容主要是快时船舶操纵模拟软件的开发和水面船舶操纵性敏感性研究。（2）在参阅了大量的船舶操纵性研究资料的基础上，对船舶操纵运动数学模型进行了深入的研究。并系统地介绍了一套比较实用的分离型船舶运动数学模型，对涉及到的参数进行了深入的分析。（3）在广泛了解国内外船舶运动仿真系统的开发与应用的基础上，开发了一个小型的桌面快时船舶操纵模拟软件。文中对模拟软件进行了介绍，并详细描述软件的框架结构。简述了相关的技术要点。软件中模拟在人工操舵的情况下，船舶运动的过程和轨迹。软件还附带有操纵性仿真预报的功能，文中给出了具体船型的仿真预报。（4）以快时船舶操纵模拟软件为平台，对水面船舶操纵性进行敏感性分析。对不同的水动力系数、舵的整流系数和桨盘处伴流系数的变化对仿真误差产生的影响进行研究。
作者：	孙建刚
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	黄国樑
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文