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船舶操纵运动数值模拟

付卫华  
【摘要】: 操纵性是船舶航行的重要性能之一,其对航运安全有非常大的影响。特别是近年来,随着海运的发展,船舶的吨位急剧增大、航速提高、航道拥挤,从而使船舶航运安全成为一个突出的问题。为此,许多国家都要求新建造的船舶及进入该国水域的船舶都要提交操纵性计算书和相关试验报告。并且,国际海事组织(IMO)和各国政府都在致力于“船舶操纵性标准”的制定。随着人们对船舶操纵性的日益关注,准确计算船舶操纵性已经提上了议事日程。国际海事组织(IMO)经过多年收集资料和研究,于1993年11月通过了A751(18)号决议,颁布了有关《船舶操纵性暂行标准》。该决议在制定了船舶操纵性标准的同时,还提出在设计阶段可采用数学模型进行计算机仿真预报来作为验证符合标准的依据。另外,随着内河航运事业的发展,内河船舶和分节顶推船队的规模越来越大,特别是编队庞大的顶推船队,可以视为浅吃水的肥大船型,为保证航行安全,特别是顺利通过大桥,对其操纵性也有特殊的要求。 本论文是采用前苏联学者巴甫连柯等学者的研究成果编制计算程序,对单船船模及常见的各种形式的船队船模的回转运动、Z型操纵运动进行了数学仿真。并就单船及船队在浅水状况下的回转运动作了仿真,并与深水状况下的回转运动作了比较,得出了结论,为以后研究船舶操纵做了基础工作。 另外,论文后半部基于MMG分离式数学模型及相关的系列化试验结果,建立了单桨单舵海洋运输船舶在静水中的船舶操纵运动方程,利用数学模型,编制了计算程序,对船舶回转运动、Z形操纵运动进行了数学仿真。其各项计算结果显示符合规范要求。然后,在已有的船舶静水操纵运动模型的基础上,考虑船舶在浅水中操纵性的影响,及风作用力的影响,进行船舶的操纵运动仿真计算。


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