船舶操纵运动数值模拟

发布时间：2017-06-18 22:00

  本文关键词：船舶操纵运动数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 操纵性是船舶航行的重要性能之一，其对航运安全有非常大的影响。特别是近年来，随着海运的发展，船舶的吨位急剧增大、航速提高、航道拥挤，，从而使船舶航运安全成为一个突出的问题。为此，许多国家都要求新建造的船舶及进入该国水域的船舶都要提交操纵性计算书和相关试验报告。并且，国际海事组织(IMO)和各国政府都在致力于“船舶操纵性标准”的制定。随着人们对船舶操纵性的日益关注，准确计算船舶操纵性已经提上了议事日程。国际海事组织(IMO)经过多年收集资料和研究，于1993年11月通过了A751(18)号决议，颁布了有关《船舶操纵性暂行标准》。该决议在制定了船舶操纵性标准的同时，还提出在设计阶段可采用数学模型进行计算机仿真预报来作为验证符合标准的依据。另外，随着内河航运事业的发展，内河船舶和分节顶推船队的规模越来越大，特别是编队庞大的顶推船队，可以视为浅吃水的肥大船型，为保证航行安全，特别是顺利通过大桥，对其操纵性也有特殊的要求。 本论文是采用前苏联学者巴甫连柯等学者的研究成果编制计算程序，对单船船模及常见的各种形式的船队船模的回转运动、Z型操纵运动进行了数学仿真。并就单船及船队在浅水状况下的回转运动作了仿真，并与深水状况下的回转运动作了比较，得出了结论，为以后研究船舶操纵做了基础工作。 另外，论文后半部基于MMG分离式数学模型及相关的系列化试验结果，建立了单桨单舵海洋运输船舶在静水中的船舶操纵运动方程，利用数学模型，编制了计算程序，对船舶回转运动、Z形操纵运动进行了数学仿真。其各项计算结果显示符合规范要求。然后，在已有的船舶静水操纵运动模型的基础上，考虑船舶在浅水中操纵性的影响，及风作用力的影响，进行船舶的操纵运动仿真计算。
【关键词】：操纵运动 浅水 风 船队
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：U661.33
【目录】：

• 第1章 引言12-19
• 1.1 背景与研究目的12-13
• 1.2 船舶操纵性的研究历史和现状13-14
• 1.3 船舶运动模型化的两大流派14-16
• 1.3.1 整体型模型结构14-15
• 1.3.2 分离型模型结构15-16
• 1.4 船舶操纵性能预报的方法和项目16-19
• 1.4.1 船舶操纵性能预报的方法16-17
• 1.4.2 船舶操纵性能预报的基本项目17-19
• 第2章 基于前苏联模型的内河船舶及船队的操纵性预报19-44
• 2.1 船舶运动方程建立19-20
• 2.1.1 方程建立的基本假定19-20
• 2.1.2 船舶运动方程式20
• 2.2 作用在船体和顶推船队上的流体动力的确定20-23
• 2.2.1 船体受力分类20
• 2.2.2 船舶和顶推船队附连质量的实际计算20-23
• 2.3 作用于单船和船队上的流体动力的计算23-26
• 2.3.1 作用于单船上的流体动力计算23-24
• 2.3.2 作用于顶推船队上的流体动力计算24-26
• 2.4 运动方程变成计算形式26-27
• 2.5 推进器-舵组合装置的侧向力的实用计算方法27-29
• 2.6 单船船模和船队船模深水下的操纵运动计算29-40
• 2.7 单船船模和船队船模浅水下的操纵运动计算40-44
• 第3章 MMG模型用于船舶操纵性能预报44-55
• 3.1 建模的条件和要求44
• 3.2 坐标系44-45
• 3.3 船舶操纵运动方程45
• 3.4 MMG数学模型概述45-49
• 3.5 船舶纵向运动时伴流系数的近似估算49
• 3.6 推力减额系数49
• 3.7 仿真预报结果49-55
• 第4章 浅水域船舶操纵运动数学模型55-63
• 4.1 船舶在浅水域航行时流体运动的景象55-56
• 4.2 浅水域船舶运动数学模型56-59
• 4.2.1 船舶运动方程56
• 4.2.2 浅水域中附加质量和附加惯性矩的计算56-57
• 4.2.3 浅水域作用在船体的横向流体动力及动力矩计算57-58
• 4.2.4 浅水域螺旋桨推力和转矩的计算58-59
• 4.2.5 在浅水域舵力和力矩的计算59
• 4.3 浅水域下的船舶操纵运动仿真计算59-63
• 第5章 风干扰力下的船舶操纵运动数学模型63-72
• 5.1 相对风速和相对风向角计算63-64
• 5.2 船体上的平均风压力和力矩64-66
• 5.3 风压作用下的船舶回转仿真计算66-72
• 第6章 总结与展望72-74
• 6.1 全文总结72
• 6.2 研究展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士学位期间所发表的论文79

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张淋;王志东;;浅狭航道中船舶操纵性能的预报仿真[J];江苏船舶;2008年03期

2 马伟佳;庞永杰;杨衡;吉春正;杜鑫;;水面无人艇在风干扰下的操纵性能仿真[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2012年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 郑元洲;基于操纵推理与视频检测的船桥主动避碰系统研究[D];武汉理工大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 吉春正;风浪流环境中滑行艇操纵性研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

2 郭绍义;长江马鞍山—泸州典型河段船舶装载适航水深控制研究[D];武汉理工大学;2008年

3 刘杨;船舶操纵运动仿真中的水动力系数敏感性分析[D];哈尔滨工程大学;2008年

4 张继静;高速船舵优化及操纵性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

5 蔡新永;三峡水利枢纽船队浅水操纵性模拟计算研究[D];重庆交通大学;2012年

6 季腾;船舶液压舵机系统建模与仿真研究[D];大连海事大学;2013年

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本文编号：460894