探索船舶在大风浪中非线性摇荡运动建模与仿真

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1、大连海事大学硕士学位论文船舶在大风浪中非线性摇荡运动建模与仿真姓名：李子富申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：杨盐生20040301摘要近年采海爨在大溅滚中孝厅叛、l骧覆羲事敖霹弯发生，姨遨煞瓣滚人亡夔枣藏的调查分析来看，发生攀故的主要原因是操船人员没有足够考虑船舶在波浪中航行时稳性的损失。因此，本文运用船舶静力学、动力学、耐波性理论以及流体力学等有关壤谂，铡重对麓熬在渡渡中豹稳瞧阕题遴纾磺究，该矮疆突也是投攥交通部优秀脊年专业技术人员资助项目；《大型散货船在大风浪中稳性和强度的安全评价系统的研究》的要求进行的。本文做了以下几点主要

2、工作：首先对艇靛在波滚中赘缀摇与拜浚运葫送行了磅究。为了囊予诗箕，辩露久提出的该邂动数学模型中的一些系数进行了简化，进而对其避行了计算机仿真实现。本项研究不仅对船舶在大风浪中运动性能预报十分重要，也为下面的船舶大穰惫稳瞧诗葬抒下了鏊礁。其次慰瓣舷在戆拳孛大顿螽横稳憋力臂溺题遘行了磅究，提出了一种新的计算方法。在计算中，采取逐步逼近的方法计算船舶发生大倾角横倾后的横剖面面积，并考虑了在横倾过程中由于船舶酋尾不对称所弓l起的级镁影鸹，蘩在诗算道程中不毽考惑了浮力与鬟力懿平餐，藤基还考虑了级簇力矩的平衡问题。在计辣得到的船舶在静水中大倾角横稳性力臀的基础

3、上，提出了一种船舶在波浪中大倾角横稳性的新的计算方法。在计算中，每一横剖面顽积的计算是关键，是了提巍精瘦，本文考惑了由于横毽掰gl邃懿缀簇对艇瓣簿一搂裁面面积的影响。运用这种方法进行计算时，只需溪知道船舶的型值表以及外界的干扰因素，就可以较快地计算每一横倾状态似的稳性力臂值。利用计算所得结果不毽鼹波峰、波谷链予黢中踺，蠢爨还霹滚海愁予艇麴矮意笾嚣瓣夔横稳佼避幸亍了全面的研究。最后，利用前面已缀计算得到的波浪中大倾角横稳性力臂曲线，并运用海洋运载工具动力学的相关理论，建立了船舶在波浪中大倾角非线性横摇运动豹数攀模型。奁该攘壅中还霹论了菲线性骧恁力矩夔

4、影嫡，戳霞镬爨爽结果更符合实际。然后，利用Matlab数举工具语言中的Simulink工具箱对船舶在波浪中的非线性大倾角横摇运动进行仿舆。关键词：j；98则波，纵摇与升沉运动，大倾角，横摇稳性，数学模型，仿真AbstractRecently,thereareoftentheoccurI宅Ncesofthewreckageandcapsizeofshipsailinginheavyseas，whichcausemuchcasualtiesandlargelossofasserts．Fromtheinvestigationandanalysis，iti

5、sknownthatthemainfactorsleadingtotheaccidentslieinnotenoughconsiderationofthestability’Sdeteriorationwhileshipsailsinwaves．Usingshipstatics，dynamics，seakeepingandfluidmechanicstheories，thisthesisputsemphasisONthereaserchoftheship’Sstabilityprobleminwaves．Itisapartofthework‘'St

6、udyonSaltyAssessmentofStabilityandStrengthforBulkShipinHeavy,Waves”whichissupposedbyYoungIvestigatorFoundationunderGrantNo．95—05-05—3lofNationalMinistryofCommunicationofER．China．Thecontributionsofthispaperareinthefollowing．Firstly,theheavingandpitchingmotionsofshipinregularwav

7、esarediscussed．Fortheconvenienceofcalculations，thecoefficientsofthemathematicalmodelproposedbyotherauthorsarereasonablysimplified，andthenthecomputersimulationresearchesareimplemented．Itnotonlyhasmuchsignificanceinthepredictionofship’Sseakeepingandmanoeuvringbehaviorinheavyseas

8、，butalsolaysthefoundationsofthefollowingcaculafionsfortheship