《大连海事大学》2005年硕士论文

发布时间：2016-12-16 03:25

  本文关键词：双桨双舵船舶港内操纵性研究，由笔耕文化传播整理发布。

《大连海事大学》 2005年

双桨双舵船舶港内操纵性研究

杜林海  

【摘要】：针对大型双桨双舵船舶的不断发展,对该类船舶操纵性的研究也变得越来越迫 切。本文在建立双桨、双舵船舶操纵运动数学模型的基础上,对双桨双舵船舶在 港内进行自力操船的性能进行了理论研究,以期为船舶驾、引人员操纵船舶提供 参考。 本文首先介绍了课题的背景、意义,及有关双桨、双舵船舶操纵性研究的现 状和本文拟采取的研究方法;接着,本文根据MMG分离建模思想,在单桨船操 纵运动数学模型的基础上,通过修正双桨双舵船舶的船体、螺旋桨、舵之间相互 干扰系数,建立了一个适用于双桨双舵船舶的操纵运动数学模型;第三,本文还 考虑浅水、低速、大漂角,对上面运动模型中各水动力系数的影响,建立了双桨、 双舵船舶在浅水、低速条件下的港内船舶操纵运动数学模型;第四,本文还利用 实船对所建立的数学模型进行了验证,并利用所建立的数学模型,对双桨、双舵 船舶港内靠离码头操纵进行了模拟计算。最后,通过对以上内容的总结,得出了 针对此类船舶操纵的一些定量结论。 通过本文的研究,取得了下列成果: (1)建立了双桨、双舵船舶的操纵运动数学模型,经与有关实船试验结果比 较,具有较好的精度,可以用来模拟计算双桨双舵船舶在港内的操纵运动; (2)利用本文所建立的双桨双舵船舶操纵模型,对双桨双舵船舶港内使用 Push-Pull方式靠泊操纵进行了模拟计算; 计算结果表明:当船速低于5节时,Push-Pull操纵(两桨中,一桨正转一桨 反转、正转螺旋桨后舵操一舵角,反转螺旋桨后舵角置零、侧推器给出适当的转 速转向)能使船舶自力安全靠泊。当船速大于或等于5节时,侧推器的效率已降 至40%或以下,侧推效果非常微弱。此时,船舶很难实施Push—Pull操纵。另外, 船舶在低速时,该操纵方式能保证双桨双舵船舶在六级风中安全靠泊。 本文所建立的船舶操纵运动数学模型,基本上可以表现双桨、双舵船舶操纵 特点模拟计算得到的港内船舶操纵运动性能可为船舶驾、引人员在港内操纵双桨、 双舵船提供参考依据。

【关键词】：
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U675.9
【目录】：

摘要3-4

Abstract4-8

第1章 绪论8-12

1.1 课题背景及意义8-9

1.2 本论文的研究现状9-11

1.3 本论文的研究方法11-12

第2章 船舶运动数学模型12-41

2.1 操纵运动方程的建立12-14

2.1.1 基本假设12

2.1.2 运动坐标系的建立12-13

2.1.3 建立平面运动方程13-14

2.2 裸船体上的流体水动力和流体水动力矩的计算14-25

2.2.1 计算裸船体上的惯性类流体力14-17

2.2.2 计算船体上的粘性类流体力和流体水动力矩17-25

2.3 双桨船舶螺旋桨水动力和水动力矩的计算25-34

2.3.1 左、右两螺旋桨的推力及转矩计算模型25-26

2.3.2 螺旋桨处伴流系数和推力减额系数的计算26-29

2.3.3 螺旋桨推力系数和转矩系数的计算29-30

2.3.4 螺旋桨横向力及力矩的计算模型30-33

2.3.5 主机特性计算模型33-34

2.4 船舶舵和舵机的特性计算34-41

2.4.1 考虑螺旋桨、船体对舵干扰时的水动力计算模型34-35

2.4.2 舵处来六有效流速及有效冲角的计算35-39

2.4.3 系数a_H、x_H等系数的计算39-40

2.4.4 舵机特性的计算40-41

第3章 浅水中船舶操纵运动数学模型41-46

3.1 浅水中船舶附加质量和附加惯性矩的计算41

3.2 船舶纵向浅水水动力系数的修正41-43

3.2.1 浅水中纵向流体动力系数的计算41-42

3.2.2 浅水中线性流体动力导数的计算42-43

3.2.3 浅水中非线性流体动力导数的计算43

3.3 螺旋桨各系数的浅水影响计算43-44

3.4 在浅水中舵力和力矩的计算44-46

第4章 操纵运动数学模型的验证和应用实例46-59

4.1 对船舶数学模型的验证46-50

4.1.1 旋回试验46-48

4.1.2 Z性操纵试验48-50

4.2 利用运动数学模型对靠操纵进行计算50-59

4.2.1 船舶港内无风流靠离码头的操纵计算50-54

4.2.2 受风影响时，，船舶港内操纵的简单计算54-59

第5章 结论59-61

攻读学位期间公开发表的论文61-62

致谢62-63

参考文献63-67

附录67-72

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