船舶系泊系统的建模仿真与应用研究
发布时间：2021-06-02 18:18
使用虚拟现实技术对船员进行教育培训更具灵活性且成本更低,因而各种航海仿真系统被广泛应用于船舶实操训练中。目前,国内各航海院校对船员进行靠离泊和锚泊（以下简称为系泊）操纵培训主要采用理论教学的方式,很少有真实的系泊设备供船员实践操作。此外,关于船舶系泊操纵的评估缺少统一的评估规则和标准,无法对船员的操作水平给出科学合理的评估。为此,本文对船舶系泊操纵时的运动学及动力学模型、系泊操纵过程的可视化仿真方法以及船舶系泊操纵仿真评估三个方面进行研究。采用分离型建模思想,建立了船舶六自由度操纵运动数学模型,该模型充分考虑了螺旋桨推进器多象限工况及风、流等环境影响,以校实习船“育鹏”轮为研究对象进行旋回试验、Z形试验和惯性停船试验,通过将仿真结果与实船试验结果的对比,表明所建立的模型满足船舶系泊操纵仿真的精度要求。针对船舶系泊操纵中靠离泊操纵和锚泊操纵的不同特点,分别就缆绳和锚链提出了基于悬链线法的静力学模型和基于集中质量法的动力学模型。在船舶靠离泊操纵过程中,分别对满足胡克定律和不满足胡克定律两种情况下的缆绳张力进行计算,分析了缆绳在靠离泊作业时的张力大小。在船舶锚泊操纵过程中,将锚链准静态法得到...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１船舶系泊的主要方式??
备问题导致的事故，给全球最大国际海??运保赔协会一一英国联合王国保赔协会（ＵＫ?Ｐ＆Ｉ）造成的损失超过３４００万美元。其中许??多事故发生在操作缆绳的过程中，其中缆绳断裂事故占比５３％，缆绳弹／滑出绞缆筒／系??缆柱的事故占比４２％，而因设备故障造成的事故仅占５°／。。在缆绳未断裂的情况下进行??靠离泊作业，船员有时也会被缆绳缠住或卡在绞缆筒上。缆绳断裂事故通常发生在靠离??码头、拖轮作业和傍靠他船作业期间，设备故障、误用、浪损及天气因素对靠离泊操纵??也有影响，靠离泊事故统计分析如图１．２所示。虽然靠离泊作业在船舶人身伤亡事故原??因中仅排第７位，但靠离泊事故索赔金额却高居第３位［３］。??设备故障５％??被未断裂缆，／钢缆击中——?＊?被断裂缆绳／钢缆击中??被缆绳／钢索?ｙ／未断裂?断裂＼浪彳贝傍靠他船作业??缠住２０％＼＾＿?’?设备误用故、．??缆绳滑天气原因：、??■?ｉｏ％?”??２〇＂，．響’?－般靠离??—般靠离泊作业１３％?喝丨丨丨＿１■’丨丨?泊作业??６０％?５８％??图１．２靠离泊事故分析??Ｆｉｇ．?１．２?Ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂｅｒｔｈｉｎｇ?ａｎｄ?ｕｎｂｅｒｔｈｉｎｇ?ａｃｃｉｄｅｎｔ??就船舶锚泊操纵而言，２０１６年３月，ＤＮＶ－ＧＬ船级社、Ｇａｒｄ保赔协会以及瑞典保??赔协会就船舶丢锚事故做了具体统计并联合发布了一份报告Ｗ。报告指出，在过去几年??里，Ｇａｒｄ保赔协会承保的船舶中，每２００艘船中就有一艘涉及船锚索赔，每１〇〇〇艘船??舶每年平均会发生６－１０起丢锚事件，由丢锚所产生的索赔位列５大索赔原因之一，每??１０００艘船的丢锚事故统计如图１．３
图１．３每１０００艘船描丟失统计??Ｆｉｇ．?１．３?Ｌｏｓｓ?ａｎｃｈｏｒｓ?ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ?ｐｅｒ?１０００?ｓｈｉｐｓ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维船舶轮机虚拟实验室的设计和实现[J]. 张勇亮,张均东,张志政. 计算机应用与软件. 2019(01)
[2]大型船舶退抛法抛锚作业运动仿真研究[J]. 于汇源,蔡烽. 舰船电子工程. 2018(11)
[3]“育鹏”轮操纵性参数预报[J]. 杨柏丞,李江,马建斌,宋伟亚. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2017(06)
[4]基于操控行为和A*算法的船舶人员疏散仿真[J]. 郭磊,任鸿翔,朱耀辉. 大连海事大学学报. 2017(02)
[5]综合评价指标体系的设计原则与构建流程[J]. 彭张林,张爱萍,王素凤,白羽. 科研管理. 2017(S1)
[6]大型船舶的非线性Norrbin数学模型改进[J]. 张显库,杨光平. 中国航海. 2016(03)
[7]多自由度串联机器人的高效率反向动力学建模方法[J]. 申浩宇,吴洪涛,陈柏. 中国机械工程. 2016(01)
[8]基于专家系统的船舶训练模拟器考核评估算法[J]. 胡锦晖,胡大斌,何其伟. 中国航海. 2015(04)
[9]基于模糊综合评判的轮机模拟器智能评估系统[J]. 曹辉,马玉鑫,贾宝柱. 大连海事大学学报. 2015(01)
[10]浮体与系泊系统的耦合动力分析[J]. 刘文玺,周其斗,张纬康,纪刚. 船舶力学. 2014(08)
博士论文
[1]船舶操纵避碰智能评估模型[D]. 王德龙.大连海事大学 2018
[2]深海浮式结构物与其系泊缆索的耦合动力分析[D]. 王兴刚.大连理工大学 2011
[3]深海浮式结构物系泊系统的非线性时域分析[D]. 袁梦.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]“育鹏”轮水动力计算及运动仿真[D]. 苑洋.大连海事大学 2019
[2]船舶系离泊操纵中缆绳作业过程的仿真[D]. 赵士涛.大连海事大学 2013
[3]航海模拟器中缆绳作业的仿真研究[D]. 吴长林.大连海事大学 2012
[4]单点系泊系统的动力学研究[D]. 王磊.中国海洋大学 2012
[5]深海系泊浮体的耦合分析及锚系的动力特性研究[D]. 郑成荣.上海交通大学 2012
[6]航海模拟器视景中缆绳的绘制[D]. 刘鑫.大连海事大学 2011
[7]水下缆索动力学分析及其在水下机器人系统中的应用研究[D]. 霍存锋.上海交通大学 2011
[8]深海半潜式平台多点系泊系统动力特性分析[D]. 李志海.中国石油大学 2010
[9]多刚体动力学在缆索动力分析中的应用[D]. 赵阳.上海交通大学 2010
[10]半潜式平台系泊系统型式及其动力特性研究[D]. 童波.上海交通大学 2009
本文编号：3210518
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１船舶系泊的主要方式??
备问题导致的事故，给全球最大国际海??运保赔协会一一英国联合王国保赔协会（ＵＫ?Ｐ＆Ｉ）造成的损失超过３４００万美元。其中许??多事故发生在操作缆绳的过程中，其中缆绳断裂事故占比５３％，缆绳弹／滑出绞缆筒／系??缆柱的事故占比４２％，而因设备故障造成的事故仅占５°／。。在缆绳未断裂的情况下进行??靠离泊作业，船员有时也会被缆绳缠住或卡在绞缆筒上。缆绳断裂事故通常发生在靠离??码头、拖轮作业和傍靠他船作业期间，设备故障、误用、浪损及天气因素对靠离泊操纵??也有影响，靠离泊事故统计分析如图１．２所示。虽然靠离泊作业在船舶人身伤亡事故原??因中仅排第７位，但靠离泊事故索赔金额却高居第３位［３］。??设备故障５％??被未断裂缆，／钢缆击中——?＊?被断裂缆绳／钢缆击中??被缆绳／钢索?ｙ／未断裂?断裂＼浪彳贝傍靠他船作业??缠住２０％＼＾＿?’?设备误用故、．??缆绳滑天气原因：、??■?ｉｏ％?”??２〇＂，．響’?－般靠离??—般靠离泊作业１３％?喝丨丨丨＿１■’丨丨?泊作业??６０％?５８％??图１．２靠离泊事故分析??Ｆｉｇ．?１．２?Ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂｅｒｔｈｉｎｇ?ａｎｄ?ｕｎｂｅｒｔｈｉｎｇ?ａｃｃｉｄｅｎｔ??就船舶锚泊操纵而言，２０１６年３月，ＤＮＶ－ＧＬ船级社、Ｇａｒｄ保赔协会以及瑞典保??赔协会就船舶丢锚事故做了具体统计并联合发布了一份报告Ｗ。报告指出，在过去几年??里，Ｇａｒｄ保赔协会承保的船舶中，每２００艘船中就有一艘涉及船锚索赔，每１〇〇〇艘船??舶每年平均会发生６－１０起丢锚事件，由丢锚所产生的索赔位列５大索赔原因之一，每??１０００艘船的丢锚事故统计如图１．３
图１．３每１０００艘船描丟失统计??Ｆｉｇ．?１．３?Ｌｏｓｓ?ａｎｃｈｏｒｓ?ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ?ｐｅｒ?１０００?ｓｈｉｐｓ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维船舶轮机虚拟实验室的设计和实现[J]. 张勇亮,张均东,张志政. 计算机应用与软件. 2019(01)
[2]大型船舶退抛法抛锚作业运动仿真研究[J]. 于汇源,蔡烽. 舰船电子工程. 2018(11)
[3]“育鹏”轮操纵性参数预报[J]. 杨柏丞,李江,马建斌,宋伟亚. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2017(06)
[4]基于操控行为和A*算法的船舶人员疏散仿真[J]. 郭磊,任鸿翔,朱耀辉. 大连海事大学学报. 2017(02)
[5]综合评价指标体系的设计原则与构建流程[J]. 彭张林,张爱萍,王素凤,白羽. 科研管理. 2017(S1)
[6]大型船舶的非线性Norrbin数学模型改进[J]. 张显库,杨光平. 中国航海. 2016(03)
[7]多自由度串联机器人的高效率反向动力学建模方法[J]. 申浩宇,吴洪涛,陈柏. 中国机械工程. 2016(01)
[8]基于专家系统的船舶训练模拟器考核评估算法[J]. 胡锦晖,胡大斌,何其伟. 中国航海. 2015(04)
[9]基于模糊综合评判的轮机模拟器智能评估系统[J]. 曹辉,马玉鑫,贾宝柱. 大连海事大学学报. 2015(01)
[10]浮体与系泊系统的耦合动力分析[J]. 刘文玺,周其斗,张纬康,纪刚. 船舶力学. 2014(08)
博士论文
[1]船舶操纵避碰智能评估模型[D]. 王德龙.大连海事大学 2018
[2]深海浮式结构物与其系泊缆索的耦合动力分析[D]. 王兴刚.大连理工大学 2011
[3]深海浮式结构物系泊系统的非线性时域分析[D]. 袁梦.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]“育鹏”轮水动力计算及运动仿真[D]. 苑洋.大连海事大学 2019
[2]船舶系离泊操纵中缆绳作业过程的仿真[D]. 赵士涛.大连海事大学 2013
[3]航海模拟器中缆绳作业的仿真研究[D]. 吴长林.大连海事大学 2012
[4]单点系泊系统的动力学研究[D]. 王磊.中国海洋大学 2012
[5]深海系泊浮体的耦合分析及锚系的动力特性研究[D]. 郑成荣.上海交通大学 2012
[6]航海模拟器视景中缆绳的绘制[D]. 刘鑫.大连海事大学 2011
[7]水下缆索动力学分析及其在水下机器人系统中的应用研究[D]. 霍存锋.上海交通大学 2011
[8]深海半潜式平台多点系泊系统动力特性分析[D]. 李志海.中国石油大学 2010
[9]多刚体动力学在缆索动力分析中的应用[D]. 赵阳.上海交通大学 2010
[10]半潜式平台系泊系统型式及其动力特性研究[D]. 童波.上海交通大学 2009
本文编号：3210518
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