半潜船操纵运动仿真研究

【摘要】： 随着世界各国对海洋石油开发力度的加大,半潜船的需求正日益增加。目前有远航能力的半潜船全世界仅有30余艘,由于该种船舶特殊,业界人士对于此类船舶缺少感性认识,对其操纵性研究更缺乏了解。因此,为了安全和高效的操纵船舶,对半潜船操纵性的研究显得尤为重要。 为了准确地建立吊舱式推进器半潜船的操纵数学模型,本文在MMG所提出的常速域数学模型和浅水、低速、大漂角数学模型研究的基础上,考虑到船舶运动的连续性,本文采用了常速域下贵岛胜郎的计算模型和低速域下芳村康男的计算模型两种数学模型相结合的方法,建立了低速域、大漂角并兼顾小漂角的船舶运动数学模型。 模型中对POD推进器的特性及原理进行了研究,参考Z型推进器原理,建立了POD螺旋桨的数学模型,将其推力作为外力叠加到半潜船运动数学模型中,且充分考虑了船体、桨的力及力矩,以及相互的干涉。 常速域下水动力采用贵岛胜郎的计算模型,对半潜船的直航和旋回运动进行仿真,仿真结果表明:文中建立的数学模型能够反映出常速域情况下半潜船的运动特性。低速域下水动力采用芳村康男的计算模型。通过对POD桨操纵角度的调整,实现了半潜船原地旋回运动的仿真,仿真结果体现了该类型POD推进器半潜船的优良操纵性能。 为验证本文所提出的模型的正确性与可行性,本文利用MATLAB语言对半潜船操纵运动进行了仿真。通过与实船测试的数据的比较,发现吻合度很好,其误差满足工程应用,可用于半潜船操纵运动性能预报。