第37卷 第4期大連海事大學學報Vol.37 No.4 2011年11月Journal of Dalian Maritime University Nov., 2011

文章編號:1006-7736(2011)04-0006-03

船舶動力定位系統波浪擾動仿真

宋 健a,杜佳璐b,李文華a,孫玉清a,陳海泉a

(大連海事大學a.輪機工程學院; b.信息科學技術學院,遼寧大連116026)

摘要:根據ITTC雙參數波浪譜和波浪漂移力計算公式,基于Matlab Simulink建立波浪的仿真模型以及船舶所受波浪擾動的數值計算模塊.以一艘供給船為對象,分別計算其在規則波和不規則波模型作用下所受波浪干擾力.計算結果證明了所建模型的有效性,為建立綜合考慮風浪流擾動的船舶動力定位系統仿真平臺奠定了基礎.

關鍵詞:船舶動力定位;波浪漂移力 力矩;ITTC雙參數譜;規則波;不規則波

中圖分類號:TP391.9 文獻標志碼:A

Simulation of ship dynamic positioning

system disturbance due to wave

SONG Jian a,DU Jialu b,LI Wenhua a,

SUN Yuqing a,CHEN Haiquan a

(a.M arine Enginee ring Colle ge;b.In f o rmation

Sc ienc e and Te chnology Colle ge,Dalian Mari ti me University,

Dalian116026,China)

Abstract:Based on ITTC two-parameter wave spectrum and wave force torque calculation formula,models for the wave simulation and wave disturbance nu merical calculation were set up based on Matlab Si mulink.Wave disturbance on a supply ship was carried ou t for regular wave and irregular wave respectively.Resul ts show the effec-ti veness of the proposed model,which laies a foundation for estab-li shing ship dynamic positioning system s simulation platform with the wind-wave-current disturbance considered comprehensively.

Key words:dynamic positioning of ship s;wave drift force torque;

ITTC two-parameter wave spectrum;regular wave;ir-

regular wave 0 引 言

船舶動力定位是指船舶在不借助錨泊系統情況下,利用自身推進裝置抵御風、浪、流等外界擾動的影響,以一定姿態保持在海面某目標位置,或使船舶精確地跟蹤某一給定軌跡,以完成各種作業功能[1].動力定位系統已廣泛應用于各種船舶及海上浮式作業平臺,是深海開發的關鍵技術之一,對我國海洋開發具有重要的現實意義.建立一個反映海況和氣象等自然環境對船舶所造成影響的仿真模型,對船舶動力定位控制系統設計及其仿真實驗研究均具有重要意義.

在充分研究波浪擾動作用機理基礎上,本文基于Matlab Simulink完成波浪仿真及其對船舶擾動計算模塊的建立.以供給船為例,分別進行規則波和不規則波波浪干擾力 力矩的計算分析.仿真結果驗證了所設計模型的有效性.

1 波浪干擾模型的建立

為描述船舶的運動情況,引入兩種坐標系,大地坐標系OX0Y0和波浪運動坐標系O ,如圖1所示.動力定位船舶三自由度低頻動力學方程表示為

M +D r= wave2+ wind+ (1)其中:M為船舶慣性矩陣;D為水動力阻尼矩陣; =[u,v,r]T為船舶速度向量; r= - c為考慮了海流作用的船舶相對速度向量; c為海流速度向量; wave2、 wind、 分別為船舶附體坐標系下波浪、風和推進器作用于船舶的力 力矩向量.

圖1中, 為船舶航向角, 為絕對波向角, 為

收稿日期:2011-06-25

基金項目:國家自然科學基金資助項目(51079013);遼寧省教育廳高等學校科研資助項目(LT2010013);中央高校基本科研業務費專項資金資助項目(2011QN109)

作者簡介:宋 健(1986-),男,河北保定人,研究生,E-mail:sjdmu@http://www.doczj.com/doc/5dcafe5e67ec102de3bd8907.html

通信作者:杜佳璐(1966-),女,遼寧營口人,教授,博士生導師,E-mail:dujl66@http://www.doczj.com/doc/5dcafe5e67ec102de3bd8907.html

總結

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