调距桨全回转拖轮操纵运动建模与仿真

发布时间：2017-07-17 16:16

  本文关键词：调距桨全回转拖轮操纵运动建模与仿真

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【摘要】：调距桨全回转拖轮在现代港口中的作用越来越重要,在拥挤复杂的港口环境中,导管调距桨能够通过改变螺距和转向角来控制拖轮的航行速度和方向,在不同的工况下都能充分发挥主机的功率,提高了拖轮的操纵性和经济性。本文对调距桨全回转拖轮进行了研究,主要完成了以下三部分工作： (1)根据分离建模思想,建立调距桨全回转拖轮的水平面运动方程。本研究是针对拖轮在深水常速域的运动,根据经验公式确定了作用于船体的惯性类水动力和粘性类水动力。 (2)建立了导管调距桨的推力计算模型和拖轮的阻力计算模型。由于缺少适合本拖轮的调距桨图谱,采用对相同参数的定距桨的图谱进行参数补偿的方法来求取本拖轮的推力,并考虑了伴流和推力减额等对推进性能的影响。然后选择塔格尔特阻力图谱计算拖轮的剩余阻力,本文通过最佳棱形系数曲线估算了棱形系数,选择相应的塔格尔特阻力曲线,最后利用MATLAB和数学插值得到剩余阻力的多项表达式。然后对不同螺距工况下的推力和阻力进行了匹配,验证了推力模型与阻力模型的正确性。 (3)利用VC6.0编程软件对调距桨全回转拖轮的数学模型编程实现。然后通过测试平台进行了典型操纵试验的仿真,包括：回转试验和螺线试验。通过分析实验结果,了解调距桨全回转拖轮的操纵性能,对比丹麦海事研究所的船模试验数据,验证本文所建模型的精度。
【关键词】：调距桨 导管 全回转拖轮 建模仿真 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】：2014
【分类号】：U664.3;U661.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 国外调距桨全回转拖轮研究现状10-11
• 1.3 国内调距桨全回转拖轮研究现状11-12
• 1.4 本文研究内容与结构12-14
• 第2章 调距桨全回转拖轮运动数学模型14-21
• 2.1 调距桨全回转拖轮概况14-15
• 2.2 船舶运动的坐标系统和运动方程15-18
• 2.2.1 船舶运动坐标系统16-17
• 2.2.2 船舶运动方程的建立17
• 2.2.3 运动参数的无因次化17-18
• 2.3 水动力及力矩计算模型18-20
• 2.3.1 船体惯性水动力及力矩的计算18-19
• 2.3.2 船体粘性水动力及力矩的计算19-20
• 2.4 主动力及力矩计算模型20
• 2.5 本章小结20-21
• 第3章 导管调距桨推力的计算21-35
• 3.1 全回转推进装置概况21
• 3.2 导管调距桨的介绍21-23
• 3.3 导管调距桨推力的求解23-24
• 3.4 推力系数图谱的修正24-31
• 3.4.1 调距桨图谱修正法25
• 3.4.2 定距桨图谱修正法25-27
• 3.4.3 系柱推力的计算27-31
• 3.5 伴流系数的计算31-33
• 3.6 推力减额系数的计算33-34
• 3.7 本章小结34-35
• 第4章 调距桨全回转拖轮阻力的计算35-43
• 4.1 纵向流体水动力导数的计算35-37
• 4.1.1 拖轮直航阻力的计算35-37
• 4.1.2 其他水动力导数的计算37
• 4.2 剩余阻力系数的计算37-42
• 4.2.1 棱形系数的估算39
• 4.2.2 剩余阻力多项式的拟合与插值39-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第5章 调距桨全回转拖轮操纵运动仿真43-50
• 5.1 操纵运动仿真43-45
• 5.1.1 仿真过程43
• 5.1.2 程序的仿真界面43-45
• 5.2 旋回试验仿真45-46
• 5.3 螺线试验仿真46-49
• 5.4 本章小结49-50
• 第6章 结论与展望50-52
• 参考文献52-57
• 致谢57-59
• 作者简介59

【参考文献】

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本文编号：554417