航海模拟器中全回转拖轮操纵运动建模与仿真

发布时间：2017-03-19 18:02

  本文关键词：航海模拟器中全回转拖轮操纵运动建模与仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：拖轮在辅助他船操纵过程中发挥着重要作用。以全回转拖轮为代表的现代港作拖轮已成为各大港口的主力船型,对全回转拖轮操纵性能的研究需进一步深入。同时全功能航海模拟器需要交互式拖轮模型,更好实现人员培训和工程论证。本文研究全回转拖轮水平面操纵运动数学模型,主要完成了以下工作： (1)基于分离建模思想,建立全回转拖轮的水平面运动方程。仿真研究通过数学模型计算出船舶运动状态。主要研究的是深水条件下的常规操纵,将水动力分为惯性力和黏性力两类。由于全回转拖轮装有两只全回转推进器,在计算推力转矩时考虑了推进器的组合推力。 (2)建立全回转拖轮剩余阻力和导管螺旋桨的推力的计算模型。利用塔格尔特阻力图谱计算船舶剩余阻力。棱形系数是确定剩余阻力的重要参数,本文通过ShipPower软件辅助确定了棱形系数；并利用MATLAB和函数插值,将阻力曲线转换成可用于计算机仿真的多项表达式。全回转拖轮的操纵性能很大程度上取决于全回转推进装置。研究全回转拖轮配备的导管螺旋桨动力性能,并给出了导管螺旋桨推力计算方法,同时分析了伴流以及推力减额等对推进性能的影响。并验证了阻力与推力模型的正确性。 (3)以Visual C++6.0为开发工具建立仿真测试平台。对全回转拖轮进行了典型操纵试验的仿真,包括：螺线试验、Z形试验以及回转试验。通过仿真结果与丹麦海事研究所的船模试验数据对比,所建模型的精度满足仿真需要。
【关键词】：航海模拟器 全回转拖轮 船舶运动数学模型 导管螺旋桨 操纵试验
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U666.158
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 国外全回转拖轮研究现状10-11
• 1.3 国内全回转拖轮研究现状11-13
• 1.4 本文研究内容与安排13-15
• 第2章 ASD拖轮运动数学模型15-23
• 2.1 ASD拖轮概述15-17
• 2.2 船舶空间运动方程17-19
• 2.2.1 描述船舶运动的坐标系17-18
• 2.2.2 分离型运动方程18
• 2.2.3 运动参量的无量纲化18-19
• 2.3 水动力和力矩计算模型19-20
• 2.3.1 惯性水动力和力矩19-20
• 2.3.2 黏性水动力和力矩20
• 2.4 主动力计算模型20-21
• 2.5 桨与桨、桨与船体之间的干涉21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第3章 船体纵向阻力的计算23-35
• 3.1 纵向水动力导数的计算23-25
• 3.1.1 直航阻力的计算23-25
• 3.1.2 其他水动力导数的计算25
• 3.2 剩余阻力系数的计算25-34
• 3.2.1 棱形系数的估算方法27-30
• 3.2.2 多项式的拟合与插值30-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 导管螺旋桨推力的计算35-46
• 4.1 全回转推进装置介绍35-36
• 4.2 导管螺旋桨概述36-37
• 4.3 导管螺旋桨推力系数的计算37-41
• 4.4 伴流和推力减额系数的计算41-45
• 4.4.1 伴流系数的计算42-44
• 4.4.2 推力减额系数的计算44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第5章 ASD拖轮操纵运动仿真46-59
• 5.1 计算机仿真46-49
• 5.1.1 仿真流程46-47
• 5.1.2 程序的仿真界面47-49
• 5.2 螺线试验仿真49-52
• 5.3 Z形试验仿真52-57
• 5.4 回转试验仿真57-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第6章 结论与展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 作者简介66

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