大型双桨双舵船舶建模和仿真研究

发布时间：2017-10-02 04:24

  本文关键词：大型双桨双舵船舶建模和仿真研究

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【摘要】：2013年世界上首艘18000TEU超大型双桨双舵集装箱船正式投入使用,其被称为3E级船舶,在寻求高经济利益的同时,人们也十分重视该船舶的社会效益和环境效益。论文完成了以下研究工作。基于MMG模型的建模原理,通过对船体,桨,舵和外界风、流的干扰分别进行研究,建立了双桨双舵船舶的运动数学模型。模型也考虑了船舶航行过程中可能出现的低速域和浅水域情况,并通过仿真计算结果与实船的旋回试验曲线相对比来验证模型的准确性。基于已经建立的船舶模型,对若干艘大型双桨双舵船舶进行操纵性仿真,结合仿真结果对长宽比(L/B),方形系数Cb,螺旋桨转速n,螺旋桨类型,舵面积比Ag/(L*d)对于操纵性的影响进行了分析研究。本文建立了港内大型双桨双舵船舶停靠泊模型,并且在有风、流等外部条件影响下对大型双桨双舵船舶停靠泊特性进行了研究,实现了对大型双桨双舵船舶停靠泊操纵的仿真计算,在此基础上对一艘大型双桨双舵船在不同的风,流条件下的横驶靠泊方案进行了研究,并且给出了具体的靠泊方案。研究这种超大型双桨双舵船舶的运动数学模型和操纵仿真,有助于提高操纵该类船舶的大洋航行安全和充分发挥出其机动操纵性能。
【关键词】：船舶运动模型 双桨双舵 船舶操纵性 自主靠泊
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.33;U674.131
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 课题的研究背景及意义9
• 1.2 双桨双舵船舶建模与仿真的研究现状9-10
• 1.3 本论文的主要研究工作10-12
• 第2章 大型双桨双舵船舶操纵运动数学模型的建立12-30
• 2.1 大型双桨双舵船舶操纵运动坐标系和平面运动方程的建立12-15
• 2.1.1 建立船舶操纵运动坐标系12-13
• 2.1.2 大型双桨双舵船舶平面运动数学模型的建立13-15
• 2.1.3 船舶操纵运动参量的无量纲化15
• 2.2 船体的流体动力和力矩的计算15-19
• 2.2.1 作用于船体上的惯性类流体动力和力矩16
• 2.2.2 作用于船体上的粘性类流体动力和力矩16-19
• 2.3 船舶的主动力和主动力矩的计算19-25
• 2.3.1 螺旋桨水动力的计算模型19-22
• 2.3.2 船舶舵的流体动力和力矩的计算模型22-25
• 2.3.3 舵机性能计算模型25
• 2.4 船舶干扰力(风,流)及力矩的计算模型25-29
• 2.4.1 绝对风和相对风25-27
• 2.4.2 风的干扰力和力矩的数学模型27-28
• 2.4.3 流的干扰力和力矩的数学模型28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 大型双桨双舵船舶的操纵性仿真研究30-44
• 3.1 大型船舶的操纵性30
• 3.2 利用实船进行仿真验证30-36
• 3.2.1 旋回试验31-34
• 3.2.2 Z型实验34-36
• 3.3 船型参数对船舶操纵性的影响36-42
• 3.3.1 几种类型双桨双舵船舶数据36-41
• 3.3.2 船舶参数对于操纵性的影响41-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 船舶的浅水操纵数学模型44-54
• 4.1 浅水环境介绍44-45
• 4.2 船舶附加质量和附加惯性矩的修正45
• 4.3 船舶纵向流体水动力系数的修正45-46
• 4.4 船体横向流体水动力系数的修正46-48
• 4.5 螺旋桨推力和力矩的修正48
• 4.6 舵力和力矩的修正48-49
• 4.7 浅水模型验证49-53
• 4.8 本章小结53-54
• 第5章 双桨双舵船靠泊操纵数学模型54-74
• 5.1 双桨双舵船舶靠泊操纵数学模型的建立54-58
• 5.2 双桨双舵船舶靠泊方案研究58-73
• 5.2.1 靠泊船舶及环境介绍58-59
• 5.2.2 风况一状况下的船舶操纵方案及结果59-63
• 5.2.3 风况二状况下的船舶操纵方案及结果63-65
• 5.2.4 风况三状况下的船舶操纵方案及结果65-68
• 5.2.5 风况四状况下的船舶操纵方案及结果68-70
• 5.2.6 风况五状况下的船舶操纵方案及结果70-73
• 5.3 本章小结73-74
• 第6章 结论与展望74-76
• 6.1 论文结论74
• 6.2 论文展望与不足74-76
• 参考文献76-79
• 致谢79

【参考文献】

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本文编号：957558