船舶抛起锚操纵运动数学模型研究

求解锚链对船舶的水平作用力时对悬链链型区分为自悬链和约束链两种情况并采用了不同的计算方法,计算锚的抓力系数时考虑了锚在海底移动距离、锚杆仰角、锚型、底质等因素,提出了锚在海底移动的运动方程。分别计算了锚的运动和船体的运动,运用MMG(Ship Manoeuvring Mathematical Model Group)模型,建立了比较符合抛起锚操纵实践的船舶抛起锚操纵运动数学模型。编制相应的软件进行仿真试验,试验结果和相关文献的结果一致。

船舶操纵运动数学模型研究

本文共分3个部份:第一部份阐述了船舶操纵运动数学模型的建立,选择了解析式水动力模型结构;第二部分依据实船试验结果,对船舶运动数学模型进行相似性率定,通过数值模拟和相似性分析,数学模型取得了与实船试验非常接近的结果;第三部分对建立的数学模型作了综合评价,认为达到了工程实用要求。

船舶在风浪中航行的操纵运动数学模型

简述建立船舶在风浪条件下操纵运动数学模型的意义．并列举操纵运动基本数学模型的形式，以及坐标系的定义。以某双舵双桨排水型船为对象．建立船舶水平面操纵运动微分方程组．给出其中作用力和力矩、牵连质量系数和牵连转动惯量系数、流体动力和动力矩，螺旋桨推力、垂直舵控制力和力矩的计算及公式，并借鉴近年俄罗斯对波浪干扰的研究成果．得出有／无风浪干扰两种情况下的完整模型。

规则波中船舶运动六自由度数学模型

为了提高船舶操纵模拟器的精度,应用船舶操纵性分离建模理论,基于傅汝德-克雷诺夫假设,将船舶近似为箱型船,估算波浪对船舶六自由度运动的干扰力与力矩,并将波浪的干扰力与力矩作为外力与力矩的一部分,叠加到分离型船舶运动数学模型中,建立了船舶在规则波作用下六自由度船舶运动的数学模型,给出5级海况下船舶全速旋回运动响应的时间历程仿真曲线。仿真结果显示:仿真结果与相关文献结果相近,运动趋势一致,能够满足大型船舶操纵模拟器对船舶运动数学模型仿真的精度要求,同时船舶运动数学模型由3自由度增至6自由度,提高了模拟的逼真度。

不均匀流中船舶操纵运动仿真模型及应用

本文给出不均匀流中船舶操纵运动数学模型，研究了在不均匀流中作用于船体上流体动力的估算及不均匀流场的生成，提出了不均匀流中船舶操纵运动的仿真方法。最后介绍了在港口引航实践中的两个仿真应用。

基于四自由度的三体船操纵运动数值模拟研究

文中针对某高速三体船的操纵运动预报,开展约束模型试验和横摇衰减试验.基于MMG模型,获取四自由度操纵水动力导数,进行三体船回转运动及Z形操纵运动预报.在数值计算过程中,进行了网格尺度及时间步长的收敛性分析,探讨了纵摇和垂荡运动对数值模拟结果的影响;数值模拟了斜拖、旋臂、横倾及横摇衰减试验.基于最小二乘法拟合计算结果并得到水动力导数,结合四自由度MMG模型进行了不同舵角下三体船的操纵性能预报,得到了三体船的操纵性能参数.

基于前苏联模型的内河船队操纵运动仿真研究

内河分节驳顶推船队运输在国内外发展很快,显示了明显的社会和经济效益.在内河航运实践中,由于顶推法的广泛采用,迫切要求解决内河船舶及船队在通过弯曲度大的航道时的操纵性问题.文中基于前苏联船队操纵运动数学模型,通过对顶推船队的船模模拟计算,对船队做回转运动、Z形操纵的情况进行了数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好.

三体船操纵性自航回转运动仿真预报分析

针对船舶操纵性自航回转试验成本较高,且现有成熟仿真方法效率低、分析要素单一等问题,本文提出了一种船舶自航回转运动数值模拟方法,并利用商用计算流体力学软件Star-CCM+对三体船模在满舵角30°和半舵角15°所受推力情况下的自航回转运动进行了数值模拟,将该模拟结果与较为成熟的基于数学模型方程组的约束模仿真回转运动结果进行了对比分析,通过对三体船在满舵角和半舵角时的纵距、横距、旋回初径和回转直径等操纵性回转要素值进行分析可知,其差值均在7%以内,验证了文中所提方法的可靠性。且采用文中所提方法对目标船模进行模拟计算时,不仅能够获得船模在平面运动内的回转性能要素,同时还能得到船模横摇、纵摇、升沉等多自由度运动响应要素,本文亦对三体船在满舵角和半舵角下做自航回转运动时的横摇、纵摇、升沉等响应要素进行了分析,从定性分析的角度看,模拟所得的各运动响应要素结果与实际船舶在做回转运动时产生的现象相符;从定量的角度分析,模拟目标船模所得各运动响应要素结果较好,不会对船模回转产生较大干扰。

湘江株洲枢纽库尾整治河段船舶操纵运动模拟

为解决散乱浅滩弯曲河段水流条件复杂、船舶航行困难且易受浅水效应影响的问题,建立平面二维水流数学模型及船舶操纵运动数学模型,以湘江株洲枢纽库尾鱼弄子滩为例,通过实测资料验证数学模型的可靠性,对典型工况进行船舶运动数值模拟,计算相应航行参数,评估航道整治效果及通航条件。结果表明:疏浚受散乱浅滩影响的弯曲航道能有效优化航道水流流态,明显改善船舶通航条件。该数值模拟可为评估散乱浅滩弯曲航道的整治效果提供科学依据和指导。

基于操纵试验参数下船舶运动模型动态仿真研究

船舶建成试水后,通常会给出该船舶的操纵试验旋回圈参数。以Matlab软件中的Simulink模块工具,遵照船舶运动坐标系的构建方法,根据船舶操纵性能指标及船舶运动数学模型,搭建出船舶运动轨迹仿真模型。该模型能够快速地计算出船舶K、T值,且仿真出船舶在转向或者做旋回时,船舶旋转枢心点(P点)和船舶尾部(S点)的移动轨迹图;利用船舶在转向时随着时间变化的速度v(t)作为输入信号,以随时间变化的有效舵角δ(t)和漂角β(t)为输入信号,提高了船舶运动模拟仿真的逼真度。

基于虚拟现实的船舶操纵运动仿真系统研究

利用MMG操纵运动数学模型计算船舶的操纵运动 ,应用OpenGL和 3Dmax技术 ,开发了船舶操纵运动的三维可视化仿真系统 ,通过输入船舶主尺度 ,实现了具有真实感的、随时间变化的船舶操纵运动实时动态仿真 。

潜射弹道导弹时潜艇运动仿真的数学模型

通过操纵潜艇使之满足水下发射弹道导弹时所需的条件,是影响导弹齐射时间间隔的重要因素.为了研究这一动态过程,需要对潜艇的运动过程进行仿真,而建立潜艇运动的数学模型是仿真的关键.潜射弹道导弹时潜艇要受到静力、艇体水动力以及复杂的激变力的作用.采用Gertler六自由度运动方程对潜艇的运动状态进行仿真时,需要充分收集潜射导弹试验数据,掌握潜艇的水动力系数和基本构造,在此基础上合理处理复杂激变力是建立潜艇运动仿真数学模型的关键.该文通过分析水下垂直发射弹道导弹阶段潜艇的受力情况,应用简化的Gertler六自由度运动方程建立潜艇空间运动的微分方程组,得到了用于潜艇运动仿真的数学模型.

船舶在波浪中的操纵运动预报

本文应用水平的随船坐标系 ,建立了船舶在波浪中的六自由度操纵运动方程。为了检验数学模型的正确性 ,进行了船舶在波浪中的操纵运动模型试验。应用上述数学模型 ,初步分析了波浪对船舶操纵性能的影响 。

港内拖轮协助操船仿真数学模型的研究

本文为研制高精度、多功能的船舶操纵模拟器和进行船舶操纵安全评价的需要，首次提出了拖轮流体动力和拖轮Ｚ型导管螺旋桨四象限推力系数的实用估算方程。在此基础上，建立了港内拖轮协助操船仿真的数学模型。最后介绍了在港口引航实践中的两个仿真应用例。

拖航系统在风浪中操纵运动的模拟计算

本文建立了风浪中拖航系统(包括拖船—拖缆—被拖船)的操纵性运动的数学模型 ,并以1940kw拖船与8820t甲板驳以及15760t半潜驳为例 ,分析了航速、缆长、载重量、纵倾和环境条件对拖航系统的运动与拖缆力的影响。

船舶操纵模拟器中的系缆张力模型

建立了可适用于6个自由度船舶操纵运动数学模型的系缆张力计算模型。系缆的应变满足虎克定律,利用悬链线方程和虎克定律推导出的系缆无应力长度的计算公式,根据计算出的系缆无应力长度和系缆的实际长度的对应关系,用试算法计算系缆张力;否则,忽略系缆的自重,通过由系缆的应变曲线图拟合的多项式来计算系缆张力,并分别计算了系缆的水平张力和竖直张力。进行了系缆破断强度的计算,并对系缆张力是否超出安全负荷以及系缆是否破断进行了判断。计算实例验证了模型的正确性和实用性。

潜艇回转运动模型建立与仿真

分析了潜艇水面运动的受力情况 ,讨论了潜艇的位置、姿态与舵角的关系 ,建立了潜艇回转运动参数与舵角信息的数学模型和适用于仿真的仿真模型。仿真表明 ,文中所得出的模型反映了潜艇的操纵特性。

船舶运动仿真模型

船舶运动形成复杂的流场 ,难以建立准确的数学模型 ,因此对其操纵性能进行仿真和理论计算十分困难。该文根据实验数据 ,用神经网络辨识方法建立了某船的水动力模型。实践证明 :用神经网络辨识方法所建立的数学模型能够真实地反映船舶的运动特性。该文为研究非线性的水动力问题提供了一种行之有效的方法。

基于岭回归方法的船舶操纵运动建模

基于自航模试验的系统辨识方法是一种有效的船舶操纵运动建模方法。通过对舵角和转艏角速度试验数据的分析,用岭回归方法确定了船舶操纵运动数学模型中的模型参数,进行了操纵运动预报仿真并同自航模试验数据对比,数值仿真结果验证了方法的有效性。