风浪流环境中滑行艇操纵性研究

发布时间：2017-05-10 02:02

  本文关键词：风浪流环境中滑行艇操纵性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本论文的主要目的是研究风浪流环境中滑行艇的操纵性，建立静水中和风浪流干扰下的操纵运动数学模型，并以此模型为基础预报滑行艇操纵性。 本文首先建立了水平的随船坐标系，兼顾了操纵性、耐波性和动稳性，并给出了坐标系之间的转换关系。在水平的随船坐标系中，根据质心运动定理和相对于质心运动的动量矩定理推导了静水中滑行艇六自由度运动方程。运动方程建立后，根据MMG分离模型的思想，将静水中滑行艇的受力分为惯性类水动力、粘性类水动力、阻尼力、回复力、动升力和喷水推进力，在深入研究了各种水动力的成因和测试方法后，给出了各项水动力的数学模型；同时还研究了喷水推进和喷管操纵与常规螺旋桨推进和转舵操纵的区别，给出了喷水推进力的数学模型，从而建立了静水中滑行艇完整的操纵运动数学模型。 然后为了研究风浪流环境中滑行艇的操纵性，在定常风、规则波和均匀流的假设下，分别研究了风、浪、流干扰力，并将其叠加到静水运动方程中，从而建立了风浪流环境中简化的滑行艇操纵运动数学模型。 最后在上述数学模型的基础上，开发了滑行艇操纵性模拟计算程序。在运用四阶龙格-库塔法求解运动微分方程时，所有的参量都是时变的，以适应滑行艇在操纵运动中时变的运动状态。通过程序计算得到足够的数据后，本文预报了静水中和风浪流干扰下滑行艇的操纵性，获得了比较满意的结果。 通过六自由度数学模型来研究滑行艇在风浪流环境中的操纵性，是将操纵性和耐波性两个不同的研究领域结合起来的大胆尝试，尽管没有取得大的突破，但获得了一些定性的结论，为进一步研究风浪流环境中滑行艇的操纵性奠定了基础，，积累了的经验。
【关键词】：滑行艇 操纵性 数学模型 风浪流
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：U661.33;U674.942
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 课题的目的和意义13-14
• 1.2 课题的研究现状14-16
• 1.2.1 滑行艇性能研究概况14
• 1.2.2 滑行艇操纵性研究概况14-16
• 1.3 课题的研究内容和方法16-20
• 1.3.1 船舶操纵性预报的方法16-17
• 1.3.2 课题的研究内容和工作17-20
• 第2章 滑行艇六自由度运动模型20-29
• 2.1 坐标系20-25
• 2.1.1 水平的随船坐标系的建立20-21
• 2.1.2 坐标系变换21-25
• 2.2 滑行艇六自由度运动模型25-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 静水中滑行艇操纵运动数学模型29-58
• 3.1 滑行艇所受水动力分类29-39
• 3.1.1 惯性类水动力29-31
• 3.1.2 粘性类水动力31-32
• 3.1.3 回复力32-33
• 3.1.4 阻尼力33-37
• 3.1.5 动升力37-39
• 3.2 滑行艇水动力导数的确定方法39-43
• 3.2.1 理论计算方法39-40
• 3.2.2 拘束模试验方法40-43
• 3.3 滑行艇水动力的确定43-53
• 3.3.1 惯性类水动力的确定43-45
• 3.3.2 粘性类水动力的确定45-53
• 3.4 喷水推进力53-56
• 3.4.1 喷水推进概述53-56
• 3.4.2 喷水推进力56
• 3.5 静水中滑行艇操纵运动数学模型56-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第4章 风浪流中滑行艇操纵运动数学模型58-71
• 4.1 风干扰下滑行艇操纵运动数学模型58-61
• 4.1.1 作用于船体上的平均风压力和力矩的计算58-60
• 4.1.2 风压力系数和风压力矩系数的估算60-61
• 4.2 浪干扰下滑行艇操纵运动数学模型61-69
• 4.2.1 波浪干扰力61-64
• 4.2.2 规则波的干扰力64-69
• 4.3 流干扰下滑行艇操纵运动数学模型69-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第5章 滑行艇操纵性预报71-87
• 5.1 数值模拟程序开发71-75
• 5.1.1 运动微分方程解法的选择71-73
• 5.1.2 运动状态参量的积分求解73-75
• 5.2 操纵运动数学模型修正75-79
• 5.3 滑行艇操纵性预报79-86
• 5.3.1 静水中滑行艇操纵性预报79-80
• 5.3.2 风干扰下滑行艇操纵性预报80-83
• 5.3.3 浪干扰下滑行艇操纵性预报83-85
• 5.3.4 风浪联合作用下操纵性预报85-86
• 5.4 本章小结86-87
• 结论87-89
• 参考文献89-93
• 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果93-94
• 致谢94-95
• 附录1 滑行艇质量惯性矩计算95-98
• 附录2 滑行艇瞬时参量的回归98-105

【参考文献】

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本文编号：353744