基于Virtools的救助船操縱運動建模和仿真.pdf

1、本課題是以海上救助船舶模擬器的應(yīng)用開發(fā)為背景,針對其核心技術(shù)之一的船舶操縱運動數(shù)學(xué)模型的建立而展開研究。首先建立了船舶操縱運動的三自由度水平面線性模型,以及規(guī)則波中的橫搖運動線性模型;其次利用三維交互軟件Virtools的編程功能,實現(xiàn)了模型的數(shù)值求解及仿真,對仿真結(jié)果進(jìn)行了必要的驗證和理論分析;最后在Virtools的可視化虛擬環(huán)境中,展示了船舶的3D運動效果。
　　 在水平面運動線性模型方面,采用流體動力的整體型建模方法,將

2、船舶所受的流體動力利用泰勒公式展開為一階線性模型,把船體、螺旋槳和舵的流體動力及其相互干擾力一并考慮在水動力系數(shù)中,使復(fù)雜的受力關(guān)系簡單化。
　　 在橫搖運動線性模型方面,采用了規(guī)則波及小角度橫搖的假設(shè),對船體進(jìn)行了受力分析,建立了橫搖線性模型。在求取模型中的相關(guān)參數(shù)時,采用了不規(guī)則波的理論,進(jìn)而將實際中的不規(guī)則風(fēng)浪參數(shù)轉(zhuǎn)化為模型所需的規(guī)則波參數(shù)。
　　 利用Virtools的SDK編程,采用四階龍格.庫塔法對上述模型進(jìn)

3、行了數(shù)值求解,實現(xiàn)了運動仿真。針對水平面線性模型的仿真結(jié)果,與“育龍”和“育鯤”輪的試驗數(shù)據(jù)做了對比,分析表明:水平面運動線性模型可對船舶的微幅運動進(jìn)行預(yù)報和模擬;針對“南海救111”輪,對影響該船橫搖性能的參數(shù)做了理論計算與分析,然后利用橫搖運動線性模型進(jìn)行了仿真,結(jié)果表明橫搖特性的理論分析與仿真結(jié)果是趨于一致的。
　　 基于對上述兩種船舶運動模型的數(shù)值求解,在Virtools虛擬環(huán)境中,動態(tài)模擬了“南海救111”輪海上航行時