[發(fā)明專利]水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)的確定方法、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010421375.0
• 申請(qǐng)日: 2020-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN111611650B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉原;夏媛媛;姜雨函;朱慎超;王芳涵;王贊恩;陳釩燁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 智慧航海（青島）科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F17/18;G06F119/14
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種船舶操縱性模型建模過程中水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)的確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立固定在空間上的定坐標(biāo)系和固定在船舶上的動(dòng)坐標(biāo)系，并根據(jù)所述定坐標(biāo)系和所述動(dòng)坐標(biāo)系之間的關(guān)系建立速度轉(zhuǎn)換關(guān)系；

根據(jù)MMG運(yùn)動(dòng)模型，建立船舶橫蕩速度、縱蕩速度和艏搖角速度的三自由度操縱方程，并根據(jù)所述速度轉(zhuǎn)換關(guān)系和所述三自由度操縱方程建立船舶水動(dòng)力方程，以及根據(jù)所述船舶水動(dòng)力方程建立船舶運(yùn)動(dòng)方程；

基于所述船舶運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行船模實(shí)驗(yàn)，以獲取船模實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

采用二次鄰近回歸法對(duì)所述船模實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理以獲得船舶的水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)，包括：

根據(jù)所述船模實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行首次擬合以獲取第一次鄰近回歸的多項(xiàng)式系數(shù)，并提取首次擬合過程中誤差大于預(yù)設(shè)值的數(shù)據(jù)點(diǎn)；

根據(jù)提取的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行二次擬合以獲取第二次鄰近回歸的多項(xiàng)式系數(shù)；

將所述第一次鄰近回歸的多項(xiàng)式系數(shù)和所述第二次鄰近回歸的多項(xiàng)式系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均，以將加權(quán)平均值作為擬合函數(shù)的多項(xiàng)式系數(shù)；所述擬合函數(shù)為船舶重心的漂角與船體受到的橫向力、縱向力和艏搖力矩的擬合關(guān)系；

通過所述擬合函數(shù)推導(dǎo)得到水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的船舶操縱性模型建模過程中水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)的確定方法，其特征在于，所述速度轉(zhuǎn)換關(guān)系根據(jù)以下公式表達(dá)：

v＝v_m+x_Gr

其中，v為所述動(dòng)坐標(biāo)系下原點(diǎn)處的船舶橫蕩速度，r為船舶艏搖角速度，v_m為所述動(dòng)坐標(biāo)系下船舶重心處的船舶橫蕩速度，x_G為船舶重心的x軸坐標(biāo)。

3.如權(quán)利要求2所述的船舶操縱性模型建模過程中水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)的確定方法，其特征在于，所述船舶水動(dòng)力方程根據(jù)以下公式表達(dá)：

其中，m為船舶質(zhì)量，u為船舶縱蕩速度，分別為船舶縱蕩加速度、船舶橫蕩加速度、艏搖角加速度，I_zG為船舶繞重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，m_x和m_y分別為船舶在x方向上和y方向上的附加質(zhì)量，J_z為船舶繞z軸的附加慣性力矩；X、Y、N_m分別為船舶受到的橫向水動(dòng)力、縱向水動(dòng)力和艏搖水動(dòng)力矩。

4.如權(quán)利要求3所述的船舶操縱性模型建模過程中水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)的確定方法，其特征在于，所述船舶運(yùn)動(dòng)方程根據(jù)以下公式表達(dá)：

其中，X_H′為船體受到的橫向水動(dòng)力的無量綱值，Y_H′為船體受到的縱向水動(dòng)力的無量綱值，N_H′為艏搖水動(dòng)力矩的無量綱值，R₀′為船舶的直航阻力的無量綱值，X_v′_v、X_v′_r、X_r′_r、X_v′_vvv、Y_v′、Y_r′、Y_v′_vv、Y_v′_vr、Y_v′_rr、Y_r′_rr、N_v′、N_r′、N_v′_vv、N_v′_vr、N_v′_rr、N_r′_rr為船舶的水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)，r′為船舶艏搖角速度的無量綱值，v_m′為船舶橫蕩速度的無量綱值。