[發(fā)明專利]航海模擬器用船舶六自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的建立方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910219961.0
• 申請(qǐng)日: 2009-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101707016A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張秀鳳;金一丞;尹勇;任鴻翔;張顯庫(kù);劉秀文;任俊生;孫霄峰;谷偉;張新宇;李志華;張百安;馬烈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B9/06
• 分類號(hào): G09B9/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李猛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種用于航海模擬器的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，尤其涉及一種船舶六自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。

背景技術(shù)

船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型是船舶運(yùn)動(dòng)仿真與控制問(wèn)題的核心。航海模擬系統(tǒng)是人-機(jī)交互的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。在航海模擬系統(tǒng)中，系統(tǒng)為每一個(gè)仿真對(duì)象——“本船”建立六自由度船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由模型解算程序根據(jù)每條船的特性數(shù)據(jù)、航行環(huán)境以及操船指令計(jì)算采樣時(shí)刻本船的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，然后將本船的運(yùn)動(dòng)參數(shù)提供給系統(tǒng)的其他模塊，比如：視景系統(tǒng)、駕駛臺(tái)儀器儀表顯示以及雷達(dá)顯示模塊等。

航海模擬器的行為真實(shí)感主要是由所采用的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型來(lái)體現(xiàn)的。挪威船級(jí)社(DNV)2000年頒布的標(biāo)準(zhǔn)僅對(duì)A級(jí)船橋模擬器提出自2002年2月1日起應(yīng)采用六自由度船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的要求。2007年DNV標(biāo)準(zhǔn)對(duì)B級(jí)船橋模擬器也提出了應(yīng)采用六自由度運(yùn)動(dòng)模型的要求。也就是說(shuō)，如果不開(kāi)發(fā)自己的六自由度船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，將被排除在高端船橋模擬器之外。2006年之前，國(guó)內(nèi)研制的航海模擬器使用的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型大多是三自由度MMG數(shù)學(xué)模型^[1-6]。即：縱蕩、橫蕩和搖艏。現(xiàn)階段在我國(guó)研發(fā)航海模擬器用船舶六自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型還剛剛起步^[7]。申請(qǐng)人現(xiàn)已開(kāi)發(fā)了適合航海模擬器用船舶在波浪中運(yùn)動(dòng)的六自由度數(shù)學(xué)模型，本數(shù)學(xué)模型分別包括了規(guī)則波中和不規(guī)則波中運(yùn)動(dòng)兩部分，尤其針對(duì)固定螺距螺旋槳的大型商船。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈欣樂(lè)楊鹽生，船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型-機(jī)理建模與辨識(shí)建模[M]，大連：大連海事大學(xué)出版社，1999

[2]Ren?JunSheng，YIN?Yong，Zhang?Xiufeng，STUDY?ON?MANEUVERING?MODEL?OFKAMEWA-TYPE?WATERJET?SHIP?FOR?SHIPHANDLING?SIMULATOR?Marine?and?simulationtechnology(Marsim2006).2006.06

[3]Xiaofeng?SUN?Yong?YIN?Xiufeng?ZHANG?STUDY?ON?MANEUVRING?MATHEMATICAL?MODELFOR?TRAWLER?Marine?and?simulation?technology(Marsim2006).2006.06

[4]孫霄峰??尹勇??張秀鳳，可調(diào)螺距螺旋槳船舶的運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，vol?33，No.12，124-128

[5]Zhangxifueng(本專利申請(qǐng)人)，Jin?Yicheng，YinYong，VoithPropellerModel?and?Used?in?the?Tug?Moving?Simulation，Asia?Simulation?Conference?The?SixthInternational?Conference?on?System?Simulation?and?Scientific?Computing(Beijing)ICSC’05，2005.10

[6]Zhang?Xiufeng(本專利申請(qǐng)人)，YIN?Yong，JIN?Yicheng，THE?MOVING?MATHEMATICALMODELS?OF?TUG?WITH?VOITH?SCHNEIDERMarine?and?simulation?technology(Marsim2006).2006.06

[7]張秀鳳(本專利申請(qǐng)人)，尹勇，金一丞，規(guī)則波中船舶六自由度數(shù)學(xué)模型，交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2007，vol?7No.3，40-44.

[8]李子富，船舶在大風(fēng)浪中非線性搖蕩運(yùn)動(dòng)建模與仿真[D]，大連：大連海事大學(xué)，2004，3.

發(fā)明內(nèi)容

為了建立航海模擬器用船舶六自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，本發(fā)明采用日本操縱性數(shù)學(xué)模型小組MMG提出的“分離型”數(shù)學(xué)模型，即模型的建立以船體、螺旋槳、舵各自獨(dú)立的水動(dòng)力為基礎(chǔ)，加上船-槳-舵相互之間的流體動(dòng)力干擾，以及環(huán)境干擾等。