【摘 要】
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依据2011年挪威船级社(Det Norske Veritas, DNV)发布的航海模拟器等级认证标准,在航海模拟器中拖轮单元数学模型的性能指标分为如下4大类(其中包括：1)矢量拖轮(无操纵模型)；2)
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依据2011年挪威船级社(Det Norske Veritas, DNV)发布的航海模拟器等级认证标准,在航海模拟器中拖轮单元数学模型的性能指标分为如下4大类(其中包括：1)矢量拖轮(无操纵模型)；2)交互式拖轮(Four Degrees of Freedom,4DOF),(无拖轮与被拖船之间的干扰)；3)交互式拖轮(4DOF),(有拖轮与被拖船之间的干扰以及大船流场对拖轮的影响效果)；4)全任务交互式拖轮(6DOF),(在第3项基础上加上波浪对推力或拖力的干扰))。本课题针对其中的第二大类指标建立拖轮与被拖船顶推作业的操纵运动数学模型,并在交互式拖轮模拟器中应用。本文主要完成了以下工作：1)基于MMG(Ship Maneuvering Mathematical Model Group, MMG)分离建模思想,建立ASD(Azimuth Stern Drive, ASD)拖轮和LNG(Liquefied Natural Gas, LNG)船舶的四自由度运动数学模型。本文主要研究船舶在深水条件下的常规操纵,并进行了相关的操纵性试验仿真。2)利用Isherwood和岩井聪的估算公式,建立了作用于拖轮和大型LNG船舶上的风干扰力和力矩数学模型,并进行了操纵性仿真测试。3)采用多边形之间的相交检测原理,开发了船舶碰撞检测算法测试平台。4)完善了橡胶护舷作用力的数学模型。依据拖轮的有效冲击能量和船舶之间的位置关系,计算出橡胶护舷的形变量,通过橡胶护舷的形变量和反作用力的关系式,求取橡胶护舷的作用力。5)基于VS2013语言环境开发了四自由度交互式拖轮顶推作业的仿真测试平台。考虑风的干扰,对双拖轮协助大型LNG船舶离泊作业进行了实时仿真测试,结果显示所建模型的精度满足仿真需要,对拖轮顶推大型船舶的作业模拟具有实际应用价值。
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