隨著集裝箱船舶的日益大型化,以及船舶航行環(huán)境相對更加惡劣,為提高船舶航行的安全性,國際上對船舶操縱性的要求也逐漸提高。超大型雙槳雙舵集裝箱船舶應(yīng)運而生,而且不斷發(fā)展,其操縱性研究也變得日益迫切。因此為提高超大型雙槳雙舵集裝箱船舶的安全系數(shù),深入地研究其操縱性能,建立能代表超大型雙槳雙舵船舶操縱特性的數(shù)學(xué)模型是非常必要的。本文針對超大型雙槳雙舵集裝箱船舶運動數(shù)學(xué)模型進行了深入地研究�；贛MG分離建模的思想,將船體、槳、舵作為獨自的個體進行分析,考慮因螺旋槳和舵安裝位置與單槳單舵船舶的不同所引起的流體動力與流體動力矩的改變,以及雙槳之間、雙舵之間的相互影響,根據(jù)動量定理和動量矩定理分別建立三者的數(shù)學(xué)模型；然后充分考慮船體、螺旋槳、舵三者之間的相互干涉作用,并對模型參數(shù)及流體動力導(dǎo)數(shù)的不同求取方法進行比較分析,總結(jié)不同方法的優(yōu)點與不足,并且加以綜合利用；再建立能相當(dāng)準(zhǔn)確地描述在港內(nèi)操縱的船舶受到環(huán)境約束和干擾的數(shù)學(xué)模型,最終建立3自由度的港內(nèi)超大型雙槳雙舵集裝箱船舶運動數(shù)學(xué)模型,以期更好地描述實際航行中船舶的操縱性能。本文以馬士基3E級系列集裝箱船舶中的"Maersk Marie"作為研究仿真對象,利用Matlab仿真軟件中的S函數(shù)建立超大型雙槳雙舵集裝箱船舶運動數(shù)學(xué)模型,通過搭建Simulink仿真框圖進行船舶仿真試驗。通過仿真試驗結(jié)果與實船試驗結(jié)果的比對,驗證了本文建立的船舶運動數(shù)學(xué)模型能夠準(zhǔn)確地反映超大型雙槳雙舵集裝箱船舶的操縱性能。然后針對所建立的數(shù)學(xué)模型,利用閉環(huán)增益成形算法和非線性反饋控制算法對船舶航向保持問題進行了控制器的設(shè)計,仿真試驗結(jié)果表明兩種控制算法的控制效果都令人滿意,但后者具有節(jié)能、安全的優(yōu)點。本文建立的超大型雙槳雙舵集裝箱船舶運動數(shù)學(xué)模型可用于相同類型船舶的運動仿真,從而對它的操縱性能進行預(yù)報,也可用于改進航海模擬器中關(guān)于超大型雙槳雙舵船舶運動數(shù)學(xué)模型部分,還可在此模型的基礎(chǔ)上設(shè)計各種控制算法解決船舶自動靠離泊等問題。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U661.7

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本文編號：2265934