双喷水推进船舶的运动控制技术研究

探讨采用双喷水推进无侧推器船舶的转向和横移控制能力,分析船舶动力和运动规律,设计自动控制器实现船舶的运动控制.采用三自由度运动数学模型,通过设计推进力大小方向和倒车斗综合控制器来调节喷水推进力对船舶进行控制,达到船舶运动的特定要求的目标.通过对10m滑水型艇的实例进行计算,仿真结果表明,通过对喷水推进器喷水方向和倒车斗的联合操纵,系统具有较强的跟踪特定运动能力.     

基于损失函数法的船舶操纵水动力导数灵敏度分析

船舶操纵水动力导数的灵敏度分析是简化和重建船舶操纵运动数学模型的主要手段。本文使用平方损失函数方法对船舶操纵水动力导数进行灵敏度分析,并基于灵敏度分析结果对Mariner船的操纵运动数学模型进行简化。通过基于简化模型和原始数学模型的操纵运动仿真对比,验证了基于损失函数法的船舶操纵水动力导数灵敏度分析方法的有效性。     

喷水推进双体船回转性能初探

介绍了喷水推进双体船回转时附连水质量和水动力系数的求法，以及喷泵作用在船体上的纵向推力、侧向力和回转力矩的求法。在此基础上，建立了喷水推进双体船回转运动数学模型，并用MATLAB／Simulink软件对上述数学模型描述的喷水推进双体船的回转性能进行了仿真研究。     

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。     

超大型船舶旋回调头的实时动态仿真

为了进行船舶操纵方案论证，船舶通航安全评估，应用日本MMG分离建模方法，建立了大型船舶操纵运动的仿真模型。应用幂级数展开理论和三角级数回求方法，给出了电子海图中等量纬度的直接正反解算法和相关的坐标转换算法，给出了所需拖轮数量的实用估算方法，在此基础上，建立了单机版船舶操纵仿真平台并对大型船舶在出船坞旋回调头靠大连新船重工的舾装码头进行实时动态仿真。仿真的结果比较可靠，对船长，驾驶员具有重的参考价值，也为需方在进行决策时提供了科学的依据。     

一种采用模糊控制的舵减摇系统的仿真研究

本文将模糊控制理论应用于船舶操纵及横摇运动控制，建立了舵用于操纵及减横摇的数学模型，开发了舵减摇模糊控制计算机仿真系统。仿真结果表明，在定常风或海流作用下，利用舵来保持船舶的船向，位置及减小船舶横摇都是非常有效的。     

船舶在波浪中操纵运动仿真

本文研究了双浆双舵船在规则波中的回转运动，首先进行了约束模型试验，得到了操纵运动数学模型中的水动力系数，然后，进行了静水操纵运动数值仿真，并与自航模型试验结果进行了比较。最后，预报船舶在规则波中的回转运动，对一些影响回转运动的因素进行了讨论。     

船舶在随浪中的运动与横甩预报

本文在水平的随船坐标系下,建立了船舶在波浪中的六自由度操纵运动方程。进行船舶在波浪中的回转运动和Z形操纵运动模型试验,验证数学模型的正确性。通过不同波浪和航速条件下船舶Z形操纵运动的模拟计算,预报船舶在随浪中的横甩,预报结果与试验结果比较一致。     

大型船舶出坞过程仿真

根据大型船舶出坞的要求，建立了船舶出坞过程仿真数学模型，包括船舶出坞操纵的基本模型、水动力模型以及拖轮等的作用力计算模型。编程计算了大型船舶出坞过程中的环境载荷，对大型船舶出坞过程进行仿真预报。以17.5万吨好望角型散货船为例，计算了该船受到的总的环境外载荷，并对该船出坞运动轨迹进行仿真预报。     

船舶设计初始阶段的操纵性预报

针对2002年10月颁布的《船舶操纵性标准》，采用分离型运动数学标型(MMG船舶运动数学模型)，计算过程中考虑船舶后半部分的水线面系数、菱形系数，及操左右舵时不同整流系数对其水动力系数的影响，从而获得较以前更为满意的船舶操纵预报结果。该系统在仿真界面提示下，输入船、桨、舵的主要尺度及相关参数等，即可在船舶设计初期阶段快速精确地进行操纵性预报。     

喷水推进船转弯过程中柴油机负荷变化规律的研究

建立了喷水推进船转弯过程推进系统的数学模型,研究了转弯过程中柴油机负荷的变化规律.这些规律包括:从直航过程到转弯过程柴油机负荷的变化;直航过程到转弯过程柴油机负荷的增幅随初始航速的变化规律;转弯过程中内侧泵、外侧泵对应的柴油机负荷变化的比较;分别用回转轨迹内侧泵和外侧泵转弯时柴油机负荷变化的比较.研究表明,喷水推进船转弯过程中柴油机的负荷变化幅度不大,一般不会超负荷;在选择转弯操纵策略时应把重点放在防止喷泵进入空泡穴蚀区的研究上.     

拖曳系统对舰船操纵性影响计算

对拖曳系统的仿真计算与船舶操纵运动仿真计算同时进行，并经坐标变换将拖点张力转换到随船运动坐标系中，从而考虑了拖曳系统运动和船舶操纵运动之间的相互影响，建立相应的数学模型，并将拖曳系统作为外力处理加入到船舶操纵运动数学模型中去，数值预报了在拖曳系统作用下的某双浆双舵方尾船的操纵性能，并对结果作了讨论。     

基于CFD方法的某喷水推进舰船矢量控制运动仿真

以喷水推进舰船为研究对象,基于计算流体动力学（CFD）方法获得其水动力导数,在设计航速下对其进行矢量运动控制仿真研究。采用STAR-CCM+开发CFD求解器,采用流体域体积（VOF）方法求解自由面,选用Realizable k-ε模型作为湍流模型。通过纯横荡试验和纯艏摇试验的平面运动机构试验对船体受到的横向力和摇艏力矩进行分析,得到水动力导数,并构建适用于喷水推进舰船的操纵运动模型。结合建立的操纵运动模型设计喷水推进船的艏向控制器并进行矢量控制仿真,验证所提方法的可行性。     

转舵速度对船舶操纵性影响研究

采用MMG分离式水动力模型作为船舶操纵运动数学模型，编写MATLAB程序进行操纵性仿真预报，结合一艘双桨双舵船舶在设计航速下的定常回转运动进行了数值模拟，分析了船在不同转舵速度的回转运动轨迹和相应参数，进而得出转舵速度对船舶操纵性的影响规律。     

一种新型喷水推进操纵装置

本文介绍了一种用于喷水推进船舶的新型操纵装置。它具有两种结构形式,分别适用于单泵和双泵喷水推进船。这种操纵装置既可作为控制面来控制船舶的航向,又可作为倒航机构使船倒航,还可在不改变主机运转工况下无级调节船的航速。最后介绍了此种操纵装置的模型试验结果。试验表明该装置能有效地控制船舶正倒航的航向和调节船舶的航速。     

船舶碰撞过程的实时动态仿真

为了进行船舶碰撞事故的海事分析、船舶操纵方案论证、船舶通航安全评估,应用MMG分离建模方法,建立了船舶操纵运动的仿真模型。根据两船发生碰撞时的水域范围、当时水域的海况和天气情况,制作相应的电子海图,在此基础上,建立了船舶操纵与碰撞过程的仿真平台并对当事两船舶的碰撞过程进行实时动态仿真。对仿真的结果进行海事分析并得出相应的结论,该结论可靠,对船长、驾驶员具有重要的参考加值。     

高速滑行艇的纵向运动分析与仿真研究

针对喷水推进滑行艇的高速滑行原理,建立了其非线性的纵向运动数学模型。首先分析了滑行艇在高速滑行过程中的受力,详细地推导了艇体受到的重力、浮力和动升力,并根据喷水推进器的工作原理,推导了喷水推进力的表达式;然后建立了喷水推进滑行艇的非线性纵向运动数学模型;最后设计了基于该模型的滑行艇纵向运动预报软件,并进行了高速滑行的操纵性仿真试验,仿真结果与船模试验数据吻合较好,表明了该模型能够较准确的预报喷水推进滑行艇在静水中的纵向运动。     

基于MATLAB的船舶喷水推进装置设计分析系统

以MATLAB为工作平台，应用其仿真软件包Simulink对喷水推进船舶建立了运动数学模型，再利用MATLAB的遗传算法工具箱GAOT将喷水推进器的设计过程做成程序包，只需输入已知数据，系统便能自动算出喷水推进器的主要匹配参数的优化组合值。仿真算例表明，船舶性能，尤其是快速性得到了提高。     

船舶拖航系统仿真研究

目前多船辅助定位的拖航作业主要依靠船长的经验,尚无一套有效的控制手段。因此在多船协调作业时,很难实现准确的多船辅助定位。探讨多船辅助定位的拖航系统操纵性的计算方法,对船舶拖航作业系统进行操纵运动的模拟具有一定的现实意义。以MMG分离式操纵性数学模型为基础,结合拖缆的悬链线模型,在考虑各种环境因素的条件下,建立了一个比较完整的拖航系统的操纵性数学模型,通过编制的可视化仿真程序,真实模拟了拖航系统在风、浪、流以及浅水域中的三自由度的操纵运动。     

船舶多工况操纵运动仿真及其在初步设计中的应用

首先整理了前人的试验资料，建立了船舶多工况操纵运动数学模型及其仿真系统，给出了一种新的风力及风力矩数学模型并预报了船舶在风力作用下的操纵运动；并且提出了估算浅水中船体水动力的新方法，预报了船舶在浅水中的操纵性能；同时，对船舶紧急停船运动进行了仿真研究，给出了合理的计算模型。最后基于船舶操纵性能仿真系统开发了一个利用船舶操纵性能确定船型尺度的初步设计系统。