探索港内低速时船舶舵效的研究

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1、大连海事大学硕士学位论文港内低速时船舶舵效的研究姓名：代如亮申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：洪碧光20071101中文摘要摘要随着船舶向大型化、高速化、专用化发展，海上运输和河运交通变得日益繁忙和拥挤，在港口内发生碰撞、触底等海难事故的危险性也大大增加，使得人们对船舶操纵性要求相对提高。舵控制船舶的能力一直是业内人士所密切关注的问题之一，船舶在港内航行时往往船速较低，水域受限，在某一船速下，如果不转动螺旋桨船舶将很快失去舵效，该失去舵效的航速过去大多是依靠实船试验获得的，理论上研究较少，而关于港内停车淌航时船舶舵效的仿真预报研究就更少了，因

2、此研究船舶的舵效问题具有重大现实意义。鉴于此，本文采用MMG建模的思想，在对前人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，并考虑到船舶运动的连续性，采用了将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。即在建立运动数模时，小漂角(小于20度)采用贵岛模型，大漂角(大于30)采用芳村模型，漂角在两者之间是采用两个模型的内插。考虑浅水影响时采用了芳村的研究结果。本文利用MATLAB语言开发了操纵运动仿真平台，在实船实验结果验证了本模型正确性的基础上，对三种典型船型在港内停车淌航4分钟、舵角为满舵时各自的航向变化量和

3、航向变化率进行了仿真，在对仿真结果进行比较后，定量分析了各种因素对舵效的影响。而关于三种典型船舶在停车淌航时有舵效的最低速度问题，则向几十位船舶驾驶人员(船长或大副)进行了现场咨询，综合他们的意见，得出三种船舶有舵效的最低速度，运用本文数学模型进行的仿真结果与之进行比较和分析，发现二者的结果总体上相吻合，从而可得出具有实际意义的结论，为驾引人员在实际工作中提供了参考。关键词：船舶运动数学模型；仿真；舵效；有舵效的最低速度英文摘萤TheStudyonRudderEffectofLow-speedShipsinHarborAbstractAlongwithship

4、stolarge—scale，highspeed，special-purposedevelopment，maritimetransportandrivertraffichavebecomemorebusyandcrowded．Thusdangersofmarineaccidentssuchascollision、agroundinportincreasegreatly．Shipmaneuverabilityismorerequired．Rudder’scontrollingcapabilityhasbeenpayingcloseattentiontobypro

5、fessional．Ships’speedislowerinrestrictedwaters．Stoppingpropellershipswillloseruddereffectinacertainspeed．Theminimumsteeringspeedmostlyreliesontheshipexperimentandlesstheoreticalresearchesinthepast．Satisfiedmodelsforsimulationandpredictionareevenless．Sothestudyonruddereffectisofgreat

6、practicalsignificance．Inviewofthose，thispaperadoptsMMGmodelingideasandprovidesamathmodelwhichcombinedtheKijimamodelandYoshimuramodel．Themixedmodelwassuitablefortheentiremaneuveringrangesincludingnormalspeed，lowspeed，smallandlargedriftangleandsoon．Consideringtheeffectofshallowwater,t

7、heconclusionsresearchedbyYoshimurawasadopted．ThisarticlerealizesmodelsimulationwithMATI_AB．Firstlyusestheshipexperimenttoconfirmthismodelaccuracy．Secondlynavigatein4minutesunderstoppingpropeller,fullredder,simulateschangesintheCOUrseandtherateofcourse，analyseseachfactoraboutrudderef

8、fect．Atlastmakeainv