半潛船運(yùn)動(dòng)建模與仿真.pdf

1、隨著世界各國(guó)對(duì)海洋資源開(kāi)發(fā)力度的加大，半潛船的需求也正日益增加。但是半潛船建造技術(shù)只被少數(shù)幾個(gè)國(guó)家所掌握，而且針對(duì)吊艙式半潛船操縱性能方面的研究工作也才剛興起。因此研制基于吊艙式半潛船的操縱模擬器對(duì)于半潛船的設(shè)計(jì)、建造及操縱性能研究等方面工作有著非常重要的意義。
　　 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型是船舶仿真模擬器的核心問(wèn)題。本文對(duì)船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的研究主要從兩方面入手：一是從動(dòng)力學(xué)理論出發(fā)，建立了吊艙推進(jìn)方式半潛船MMG數(shù)學(xué)模型；二是從

2、控制理論，將船舶作為一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究，建立了POD槳半潛船響應(yīng)型數(shù)學(xué)模型。
　　 首先，本文從動(dòng)力學(xué)理論出發(fā)，對(duì)吊艙推進(jìn)方式半潛船的運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型問(wèn)題進(jìn)行了分析研究，對(duì)近些年來(lái)已公開(kāi)的關(guān)于吊艙推進(jìn)器的研究資料進(jìn)行了總結(jié)，建立了一個(gè)三自由度POD推進(jìn)式半潛船的運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。在建模過(guò)程中，分別建立了裸體船體水動(dòng)力、POD槳水動(dòng)力、POD槳推力及扭矩的計(jì)算模型。最后通過(guò)四階Runge-Kutta算法，求解出船舶實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

3、　　 其次，本文通過(guò)分析實(shí)船Z型操舵試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定了船舶“操縱性能指數(shù)”，即K，T值，建立了基于舵角及船速輸入，船舶運(yùn)動(dòng)軌跡及航向?yàn)檩敵龅捻憫?yīng)型船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，即POD推進(jìn)方式半潛船的NOMOTO數(shù)學(xué)模型。
　　 最后，為驗(yàn)證本文所建立模型的正確性與可行性，以及比較MMG模型和NOMOTO模型的優(yōu)缺點(diǎn)。本文以中遠(yuǎn)航運(yùn)公司所有的半潛船“泰安口”輪為例。對(duì)MMG數(shù)學(xué)模型及NOMOTO模型分別進(jìn)行了旋回運(yùn)動(dòng)仿真，為使預(yù)報(bào)結(jié)果更接近