冰區(qū)航行的船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型.pdf

1、本文是基于日本MMG學(xué)派分離模型思想建立的冰區(qū)航行的船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型。《STCW公約》馬尼拉修正案中明確提出了新時代對航海模擬器的要求——冰區(qū)航行將是航海模擬器中不可或缺的一部分內(nèi)容。目前國內(nèi)對冰區(qū)航行的船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型的研究相對較少，而加拿大、挪威等國早已在幾年前就建立起了該模型并將該模型應(yīng)用于船舶操縱性能預(yù)報等方面。因此本文根據(jù)國外對該模型的研究并結(jié)合我國航海模擬器研究現(xiàn)狀，利用C++編程語言建立船舶冰區(qū)航行的三自由度運(yùn)動數(shù)學(xué)模型。

2、
　　本文在建立冰區(qū)航行的船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型之前，著重對海冰的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。在研究了海冰的力學(xué)性質(zhì)以后，為了方便模型的建立，人為地將船體與海冰的作用過程分為三個階段。然后根據(jù)分離模型思想，分別計算海水、空氣以及海冰對船體和螺旋槳作用力，并將其帶入船舶運(yùn)動方程，利用四階龍格庫塔法對船舶運(yùn)動方程進(jìn)行常微分方程組的求解，得到船舶運(yùn)動參數(shù)。在得到船舶運(yùn)動參數(shù)的基礎(chǔ)上，本文利用C++語言的MFC(MicrosoftFoundationC

3、lasses)庫繪制坐標(biāo)系以及船舶輪廓，顯示船舶在運(yùn)動過程中的位置。
　　最后文章以破冰船AHTS/IBTorVikingⅡ號為例，進(jìn)行了在無冰水域的直航試驗和在冰區(qū)水域的直航、旋回試驗。在得到的試驗數(shù)據(jù)中提取旋回圈、前進(jìn)速度、橫移速度以及轉(zhuǎn)首角速度等數(shù)據(jù)與瑞典仿真試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，仿真試驗結(jié)果符合船舶操縱運(yùn)動規(guī)律，并且滿足精度要求，進(jìn)而驗證了所建模型的正確性。
　　本文建立的數(shù)學(xué)模型能夠為航海模擬器中冰區(qū)航行的船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)