规则波中船舶运动六自由度数学模型

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1、第7卷第3期交通运输工程学报Vol.7No.32007年6月JournalofTrafficandTransportationEngineeringJun.2007文章编号:1671一1637(2007)03一0040一04规则波中船舶运动六自由度数学模型张秀凤，尹勇，金一垂(大连海事大学航海学院，辽宁大连116026)摘要:为了提高船舶操纵模拟器的精度，应用船舶操纵性分离建模理论，基于傅汝德一克雷诺夫假设，将船舶近似为箱型船，估算波浪对船舶六自由度运动的干扰力与力矩，并将波浪的干扰力与力矩作为外力与力矩的一部分，叠

2、加到分离型船舶运动数学模型中，建立了船舶在规则波作用下六自由度船舶运动的数学模型，给出5级海况下船舶全速旋回运动响应的时间历程仿真曲线。仿真结果显示:仿真结果与相关文献结果相近，运动趋势一致，能够满足大型船舶操纵模拟器对船舶运动数学模型仿真的精度要求，同时船舶运动数学模型由3自由度增至6自由度，提高了模拟的遥真度。关键词:船舶操纵性;船舶运动数学模型;规则波;船舶操纵模拟器中图分类号:U661.33文献标识码:AShiPmotionmathematicalmodelwithSIXdegreesoffreedominr

3、egularwaveZhangXiu一feng，Yinyong，Jinyi一cheng(SchoolofNavigation，DalianMaritimeUniversity，Dalianll6026，Liaoning，China)A加tract:Inordertoimprovetheprecisionofship一handlingsimulator，ashipmotionmathematicalmodelwithsixdegreesoffreedom(DOF)inregularwavewasputforwardby

4、usingseparatemodelingtheorybasedonFroud亡Krylovhypothesis.Inthemodel，shipwasregardedastrunkship，theinterferentialforcesandmomentsofregularwavewerecalculated，andwereregardedasaPartofexternalforcestoaddtothemodelresPectively.APracticeshiP’sdatawasusedtocreatethemo

5、del.Thetimecurvesofship’sturningmotionatfullspeedunder5kindsofseastatesweresimulatedandanalyzed.Analysisresultshowsthatthemodelisfeasible，simulationcurvesneartotheresultofrelativereference，theirtrendsarecoincident，thePrecisionofthemodelmeets诚ththerequirementoff

6、ull而ssionshi犷handlingsimulator;shipmotionmathematicalmodelisupdatedfromthreetosixL发)Fs，sothatsimulatorfidelityisimproved.ltab，3figs，14refs.Keywords:shiPmaneuverability;shiPmotionmathematicalmodel;regularwave;shiP一handlingsimulatorAuthorresume:ZhangXiu一feng(1972

7、一)，female，associateprofessor，+86一411一84729651，zxfdmu@163.com.风浪中，风平浪静的情况很少见。作为培训船舶0引言驾驶员和进行科学研究的大型船舶操纵模拟器，船舶作为重要的海上运输工具，通常航行在采用虚拟现实技术，再现虚拟航行环境，并利用实收稿日期:2006一11一29基金项目国家“973”计划项目(2002CB312103)作者简介张秀风(1972一)，女，辽宁盖县人，大连海事大学副教授，从事船舶操纵性研究。第3期张秀凤，等:规则波中船舶运动六自由度数学模型物操

8、纵设备控制船舶的运动。在模拟航行过程六自由度船舶运动方程中，船舶运动数学模型决定船舶运动的状态，其精考虑到船舶对称性，认为转动惯量度直接影响着船舶操纵模拟器仿真的逼真度。正J。=J二=1。=1二=J二=J，=0确建立船舶运动数学模型是大型船舶操纵模拟器坐标原点设置在重心位置上，有的关键技术之一。目前国内几所院校在研的船舶x:=y，幸2:=0操纵