航海模擬器中六自由度船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型的研究.pdf

1、1995年修正的STCW公約增加了包括模擬器訓(xùn)練、特殊類型船舶、基本安全和人員管理在內(nèi)的多種強(qiáng)制性和非強(qiáng)制性的培訓(xùn)項目。航海模擬器中的船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型精確度直接影響航海模擬器的行為真實(shí)感，為此，挪威船級社(DNV)對航海模擬器的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)提出從2002年2月1日起A級船橋模擬器應(yīng)采用六自由度船舶運(yùn)運(yùn)數(shù)學(xué)模型的要求，2007年10月DNV新標(biāo)準(zhǔn)對B級船橋模擬器也提出了應(yīng)采用六自由度船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型的要求。因此，研制和開發(fā)適用于航海模擬器的六

2、自由度船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型已迫在眉睫。
　　 本文采用分離建模的思想，分別對不同推進(jìn)方式下的船舶在風(fēng)、浪、流聯(lián)合作用下的六自由度運(yùn)動數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了建模。采用經(jīng)驗(yàn)公式估算裸船體水動力系數(shù)，并給出了基于丹麥航海研究所(DMI)水池實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的部分水動力系數(shù)的回歸公式。應(yīng)用定距槳四象限圖譜的回歸公式，近似計算定距槳的推力和扭矩系數(shù)；采用等效螺距的思想得到平推槳相對于定距槳而言的螺距，依據(jù)圖譜計算平推槳的推力和扭矩系數(shù)。基于波浪線性化理論，將

3、不規(guī)則波的波譜進(jìn)行離散化，得到多個不同頻率的規(guī)則波。規(guī)則波對船舶的作用，可作為正弦激勵，依據(jù)輸入激勵與輸出響應(yīng)之間的傳遞函數(shù)關(guān)系，計算出船舶在波浪上的響應(yīng)，然后將多個規(guī)則波中的響應(yīng)疊加；同時，采用箱型船假設(shè)，估算船舶的受力和力矩，再將多個規(guī)則波中受力進(jìn)行疊加，通過求解微分方程組得到船舶運(yùn)動的響應(yīng)。為驗(yàn)證所建船舶數(shù)學(xué)模型的正確性和通用性，本文基于VC++6.0語言環(huán)境開發(fā)了船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型的離線編輯和測試平臺。
　　 利用上述建模