船舶冰区航行动态建模

冰区航行船舶操纵仿真训练平台的建立,可完善现有航海操纵模拟器的操船训练功能。针对船舶冰区航行特点,运用微元法建立船舶冰区航行动态数学模型,并将该模型加载到航海操纵模拟器的平台开发中。利用微元法对船舶与冰层接触部分进行分析研究,得出船舶纵向、横向和垂向3个方向上冰层对船舶的冲击速度,从而得出船舶各个方向上受到冰块冲击力的大小,并将其加入到分离型船舶操纵运动数学模型中。通过对给定船型进行旋回仿真实验,实验结果表明本文建立的船舶冰区航行运动数学模型的误差在20%以内,可以应用于现有的航海操纵模拟器开发应用当中。     

船舶操纵运动仿真研究

为了利用船舶操纵模拟器进行航海教育培训,以及在船舶设计阶段预报船舶操纵性,建立四自由度船舶操纵运动数学模型以及作用于船体的作用力(矩)计算公式,运用unity开发工具,结合某型船舶数据方便快捷的编制船舶操纵运动三维数值仿真程序。通过船舶变速性能、旋回性能和Z形实验等较为完整的船舶操纵性能数值仿真试验,得到了试验数据,并和该船的实船试验数据以及相关文献的数据进行比对,吻合较好。仿真结果表明:本文的方法是可行的,计算结果是可信的。     

全回转拖轮操纵运动建模与仿真

为提高拖轮操纵模拟器的行为真实感,运用操纵性理论和分离型建模思想,建立全回转拖轮适用于四象限全工况操纵运动的数学模型。通过处理导管桨JD75系列和四象限螺旋桨Nordstrom系列试验图谱后,提出了导管桨四象限推力模型,同时提出了一种适用于全速域的拖轮船体水动力模型。搭建拖轮运动模拟平台,开展一系列操纵性仿真试验,包括速度试航试验、螺线试验、Z形试验、回转试验及停船试验。将仿真数据与Force Technology公司提供的试验数据进行比较分析,一致性良好,表明该模型精度可满足航海上仿真的需要。     

全回转拖轮操纵运动建模与仿真

为提高拖轮操纵模拟器的行为真实感,运用操纵性理论和分离型建模思想,建立全回转拖轮适用于四象限全工况操纵运动的数学模型.通过处理导管桨JD75系列和四象限螺旋桨Nordstrom系列试验图谱后,提出了导管桨四象限推力模型,同时提出了一种适用于全速域的拖轮船体水动力模型.搭建拖轮运动模拟平台,开展一系列操纵性仿真试验,包括速度试航试验、螺线试验、Z形试验、回转试验及停船试验.将仿真数据与Force Techno-logy公司提供的试验数据进行比较分析,一致性良好,表明该模型精度可满足航海上仿真的需要.     

航海模拟器中岸壁效应的计算方法

狭水道及岸壁效应是对船舶操纵有着重要影响的外界因素,在航海模拟器中,如何很好地模拟船舶在狭水道和近岸航行时在操纵上所受到的影响一直是模拟器研究的一个重要课题,通过对实船试验得到的数据进行分析,针对运河或狭水道对船舶操纵的影响,提出一种在航海操纵模拟器中准确、简单的模拟狭水道及岸壁效应对船舶操纵影响的计算方法。     

船舶回转运动仿真

针对船舶驾驶模拟器模拟的逼真度要求,研究船舶对操舵后的动态响应。建立了风、流共同作用下船舶操纵系统的动力学数学模型,该数学模型为动态响应线性型;利用已知的某船型的主机参数和船形尺寸参数,求出所需的相关量,建立船舶运动仿真模型并进行相关试验的仿真。模拟了船舶回转性的试验和风、流共同作用下对船舶操纵性能的影响试验,使船舶操作者进一步了解船舶回转性的特性以及风、流对于船舶航迹的影响。将该模型与船舶驾驶模拟器结合,用于驾驶模拟器模拟船舶操舵后的视觉仿真,使使用者感觉其操纵特性更加逼真。     

航海模拟器在港口工程设计中应用

此文简要介绍了航海操纵模拟器产品及功能,以及在工程设计和科研中的应用.主要针对船舶航行安全问题,利用航海操纵模拟器,虚拟仿真出船舶航行的外部环境,以及船舶模型本身的操纵特性,进行船舶航行安全的模拟,并对模拟结果、航行环境、船舶操纵性能等影响航行安全的因素进行记录、分析和评价.结论表明,利用航海模拟器进行航行安全评价模拟是安全、可行、合理的,减少了工程中的风险,节约了资金.     

喷水推进船的操纵性预报及运动仿真

根据船舶的船型特点和航行状态，采用日本操纵运动数学模型小组(MMG)提出的非线性数学模型来模拟喷水推进船的操纵运动。为获得操纵运动参数，选用四阶定步长龙格．库塔法来求解该数学模型，并将理论计算结果与实船试验结果进行了比较，说明用该方法来预报喷水推进船的操纵性能是可靠的。最后，在Visual C 平台上结合OpenGL图形接口技术，进行舰艇的运动仿真，其仿真结果比较可靠，具有重要的参考价值。     

基于船舶操纵模拟器的船舶通航安全评估

简要论述通航安全评估工作中的船舶操纵模拟器运用、船舶运动数学模型的建立、电子海图和码头CAD数据转换及叠加、虚拟通航环境生成、评估仿真模拟试验方案的设计与实施以及船舶航迹带生成系统等关键技术问题,并运用大型船舶操纵模拟器和船舶航迹带生成系统,对天津港南-泊位30万吨油轮减载的航行安全问题进行仿真模拟,对仿真结果进行分析评价.     

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。     

POD推进方式的大型船舶运动模型仿真

以改进吊舱推进方式的船舶操纵性能为目的,基于MMG分离建模思想,依据船舶运动的状态建立基于吊舱推进方式的船舶运动数学模型。然后将模型进行仿真,通过接收信息来控制船桨的转速及旋转的角度,再对船舶的操纵性能分别进行回转操纵运动仿真和Z形操纵运动仿真,软件仿真得到的数据和实船测试得到的数据相似。表明所构建的基于吊舱推进方式的船舶运动数学模型能够较准确地反映出船舶操纵的运动状态,对基于POD推进方式的船舶运动研究有较深远意义。     

船舶在风、流环境下的操纵性数字模型

系统地论述船舶操纵仿真数学模型及计算机模拟,并以MMG操纵运动数学模型及相关的系列实验结果为基础,建立单(双)桨方形舵(流线型舵、单板舵)运输船舶的基本模型,以及在水动力、螺旋桨推力、舵力及其力矩、静水、风、流中的操纵运动模型,导出该模型的无因次化方程组,选择欧拉积分法,积分求解该方程组。利用VB程序模拟了船舶回转运动,其计算结果基本符合实际情况,最后对结果进行了分析。     

基于船舶操纵的中国东海商船转向避让渔船建模

为研究我国东海海域中商船安全避让渔船的问题,在深入分析渔船作业的特点及其避让要求的基础上,结合避碰几何学原理,从商船二阶非线性响应型操纵运动数学模型角度出发,运用船舶航向改变控制算法建立商船转向避让渔船数学模型。针对该模型,利用MATLAB搭建避让仿真平台,进行实船仿真试验。试验结果表明:该模型可解决商船安全避让渔船问题。     

载人深潜器运动操纵模拟

为检验和评估载人深潜器的运动特性,针对深潜器的特点,建立了6自由度空间运动仿真数学模型;提出了载人深潜器实时运动模拟的原理和方法,进行了载人深潜器典型运动轨迹和姿态的仿真计算.仿真计算结果表明,所提出的深潜器操纵运动模拟方法能实时预报载人深潜器的操纵机动,解决了载人深潜器运动操纵模拟器研制中的核心技术问题.     

航海模拟器在航海专业认识实习中的应用

航海模拟器作为实船训练的替代,已经被安装在国内外各航海院校中,其仿真环境和模拟功能现在都已经达到非常高的水平,被广泛应用于航海教育和培训之中。海上认识实习是航海类专业学生主要的实践教学环节。就如何利用航海模拟器搞好海上认识实习进行探讨。     

船舶操纵模拟器动力装置系统仿真研究

为了解决船舶驾驶模拟器中快速实时反应船的运动状态的问题,利用Simulink建立目标船舶柴油机及舵桨的准稳态仿真模型。通过数据接口将该模型产生的模拟目标船的柴油机的实时运行数据存入中间数据库,与操纵模拟器数据库连通,对船舶驾驶模拟器中目标船舶的运动参数与动力参数及环境因素综合计算,将结果数据传入OSG虚拟现实环境,实时反应船舶在模拟海况环境下的运行状态。     

船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真

研究拖航作业操纵运动对于提高拖航作业的安全性有重要意义,采用MMG分离式船舶运动数学模型,结合拖缆的悬链线张力计算模型,建立由拖轮、拖缆、被拖轮组成的拖航系统六自由度操纵运动模型,编制仿真程序,通过数值计算,对该系统操纵运动进行仿真模拟。以拖轮和导管架驳船的拖航运动为例,分析拖缆长度、拖航速度对拖航系统操纵运动及拖航航向稳定性的影响,模拟该系统在风、浪、流影响下的操纵运动,运动数据实时解算,为在视景模拟平台上进行作业预演,规避拖航作业风险提供理论指导。     

船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真

研究拖航作业操纵运动对于提高拖航作业的安全性有重要意义,采用MMG分离式船舶运动数学模型,结合拖缆的悬链线张力计算模型,建立由拖轮、拖缆、被拖轮组成的拖航系统六自由度操纵运动模型,编制仿真程序,通过数值计算,对该系统操纵运动进行仿真模拟。以拖轮和导管架驳船的拖航运动为例,分析拖缆长度、拖航速度对拖航系统操纵运动及拖航航向稳定性的影响,模拟该系统在风、浪、流影响下的操纵运动,运动数据实时解算,为在视景模拟平台上进行作业预演,规避拖航作业风险提供理论指导。     

临淮岗复线船闸上游引航道船舶过闸仿真模拟试验

针对折线型引航道的新型布置方式可能存在船舶进出闸受限的问题，进行了上游引航道船舶过闸操纵仿真模拟试验。采用全任务大型船舶操纵模拟器，构建ECDIS及视景系统、建立船舶运动数学模型、模拟通航环境、建立拟建工程仿真试验模型、分析船舶操纵理论并计算。分析仿真模拟试验数据，从而验证过闸船舶的安全性和操作便利性，并对运营期船舶适航条件提出建议。试验结果表明：1）临淮岗复线船闸上游折线型引航道布置是合理的。2）将左侧警示分隔墩分布长度适当调整后可满足2 000吨级船舶过闸通航要求。3）运营期应关注气象条件，确保船舶安全通过。     

SWATH船运动中断分析和减横摇控制器设计

针对SWATH船实航时产生的水平筛动问题,研究由横荡、横摇和艏摇的耦合运动产生的船舶运动中断(MII),提出设计SWATH船稳定鳍减横摇控制器,减小MII。通过理论分析MII产生原因和SWATH船稳定鳍工作时产生减摇作用的力和力矩特性,验证利用稳定鳍减小SWATH船横摇运动,抑制MII的可行性。在保证SWATH船升沉和纵摇运动的基础上,设计稳定鳍减横摇控制器,减小SWATH船横摇。仿真结果表明,控制器使SWATH具有良好的纵向运动性能,有效减小了横摇运动,抑制MII。