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拖轮协助VLCC掉头靠泊操纵仿真研究

拖轮协助VLCC掉头靠泊操纵仿真研究

作者：黎造邦大连海事大学

学位级别：硕士

超大型油船(VLCC)是目前原油运输的主力船型,其惯性巨大,受风偏转异常。在港内水域操船时,船舶运动速度无法维持舵效,很难靠自力操船进港安全靠泊,拖轮协助靠泊必不可少。尤其,当顺流进港、航道走向与泊位方向交角较大和某些安全性能要... 详细信息

超大型油船(VLCC)是目前原油运输的主力船型,其惯性巨大,受风偏转异常。在港内水域操船时,船舶运动速度无法维持舵效,很难靠自力操船进港安全靠泊,拖轮协助靠泊必不可少。尤其,当顺流进港、航道走向与泊位方向交角较大和某些安全性能要求高的港口且泊位水域狭窄情况下,船舶需要掉头靠泊,此时拖轮的作用更加明显。本文在参考国内外研究资料的基础上,对拖轮协助VLCC掉头靠泊操纵进行研究,考虑了VLCC受风偏转特性,利用MMG思想建立了一个较为精确、完整的超大型油轮数学模型。通过分析拖轮与大船之间的作用关系和拖轮随大船运动时拖轮桨的工作象限,给出了拖轮力的计算模型。然后利用MATLAB语言编写了港内拖轮协助超大型油轮操纵数学模型的仿真计算程序,对超大型油轮在浅水、无风流的海况下的旋回性能进行仿真,通过与实船试验结果的比较验证了所建模型的准确性。为了研究满载VLCC掉头靠泊操纵运动规律,本文在已建立的模型基础上,在浅水不同风、流条件作用下,对满载VLCC余速控制、掉头及平移抵泊过程进行仿真研究,并定量和定性分析其操纵要点。得出了满载VLCC受风偏转特性,控制余速的方法和合理的余速大小;得出掉头时余速大小对掉头所需水域和时间的影响,风、流对掉头过程的影响;平移抵泊时如何控制船舶偏转。最后对满载VLCC在风、流合作用下拖轮协助掉头靠泊操纵实例进行探讨,并给出整个靠泊过程的操纵措施和运动参数变化情况。本课题的研究结果可以使驾引人员更好地了解VLCC的操纵特性,在实际生产中涉及到VLCC掉头靠泊操纵时具有一定的指导意义,同时对设计30万吨级油轮码头和通航安全评估也有参考价值,为航海模拟器的开发提供一定的理论基础。

关键词：拖轮协助超大型油轮运动数学模型掉头靠泊仿真

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拖轮协助船舶操纵建模与仿真

拖轮协助船舶操纵建模与仿真

作者：张鹏大连海事大学

学位级别：硕士

随着全球经济与技术的不断发展,船舶逐渐向大型化、高速化发展,船舶的数量也日渐增加。由于港口水域发展有限,从而造成港内交通繁忙,港区发生碰撞的危险性也大大增加。为了安全起见许多港口规定,大型船舶都必须由拖轮协助才能进港。另外... 详细信息

随着全球经济与技术的不断发展,船舶逐渐向大型化、高速化发展,船舶的数量也日渐增加。由于港口水域发展有限,从而造成港内交通繁忙,港区发生碰撞的危险性也大大增加。为了安全起见许多港口规定,大型船舶都必须由拖轮协助才能进港。另外,在其它许多操限水域,或船舶遇到故障、天气恶劣等也都需要拖轮的协助才能保证大船的安全。随着我国海运事业的发展,拖轮在各大港口的使用也越来越频繁的。多年来,人们对拖轮协助大船的操纵一般仅停留在实践经验的层次上,理论上的研究较少,而关于其数学模型的仿真就更少了,因此研究拖轮协助大船的操纵问题具有重大现实意义。为了准确地建立拖轮协助大船的操纵数学模型,本文在前人所提出的常速域数学模型和浅水、低速、大漂角数学模型研究的基础上,考虑到船舶运动的连续性,采用了将两种数学模型相结合的方法,建立了低速域、大漂角并兼顾小漂角的船舶运动数学模型。即在建立运动数模时,小漂角(小于20°)采用贵岛模型,大漂角(大于30°)采用芳村模型,漂角在两者之间是采用两种模型内插的结果。拖轮协助船舶操纵通常是发生在港内或港口附近水域,本文为了便于定性分析,忽略了风、流作用的影响分别对船舶和拖轮之间作用力的分析,列出方程迭代求出船间作用力,然后在MATLAB程序下实现通过拖轮协助船舶运动在不同载况、不同速度、不同拖轮作用点以及拖轮协助船舶作原地旋回等工况下的运动状态进行了仿真,仿真结果与定性分析结果相符合,说明本文的计算方法是合理的,所得计算结果能为驾引人员在实际操作中提供了理论依据和参考。

关键词：船舶运动数学模型拖轮协助低速运动仿真

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拖轮协助船舶掉头的建模与仿真

拖轮协助船舶掉头的建模与仿真

作者：徐海军大连海事大学

学位级别：硕士

近年来,随着船舶的数量在不断增加,且逐渐向着大型化、高速化、专业化方向发展,在有限的港口水域内,船舶的密集度不断增加,使得操船水域相对变浅、变窄,增加了港口水域范围内操纵船舶的难度和复杂度,为了更加安全和高效地驾驶船舶,拖轮... 详细信息

近年来,随着船舶的数量在不断增加,且逐渐向着大型化、高速化、专业化方向发展,在有限的港口水域内,船舶的密集度不断增加,使得操船水域相对变浅、变窄,增加了港口水域范围内操纵船舶的难度和复杂度,为了更加安全和高效地驾驶船舶,拖轮协助船舶操纵已经成为保证港内安全航行不可缺少的重要手段,特别是在港口内船舶需要掉头进行靠泊或离泊作业时,船舶处于低速航行状态,舵效极差,此时通过船舶自力很难完成作业,拖轮协助就成为重要的辅助手段。拖轮协助船舶掉头的性能优劣关系到整个靠离泊操纵作业的顺利与否,这一问题也成为业内关注的主要问题之一。拖轮协助船舶掉头通常是发生在船舶靠泊或离泊过程中,本文在阅读和总结国内外大量资料的基础上,吸取了日本MMG建模思想,建立了一组较为精确、完整的拖轮协助船舶掉头的运动方程。考虑船舶常速域和低速域状态下的运动数学模型,为保证船舶运动的连续性,采用了将两种数学模型相结合的方法,即在常速域(漂角小于20°)下采用贵岛胜郎的计算模型,在低速域(漂角大于30°)下采用芳村康男的计算模型,漂角在两者之间则采用两种模型内插的结果。为了使本文建立的数学模型能够满足工程上的要求,更好地跟实际情况相结合,便于应用分析,文中考虑了风、流等外界环境因素对拖轮与船舶之间作用力的影响。采用四阶龙格—库塔法对操纵运动方程的数学模型进行解算,并采用MATLAB数学工具语言中的Simulink工具箱对拖轮协助船舶在各种情况下的掉头运动进行了仿真,包括拖轮自身的不同工况及风、流等外界环境干扰的情况,得出了一系列重要的结论,能够对实际船舶驾驶有一定的指导意义。本课题的研究结果对驾引人员的安全操纵船舶具有一定的参考价值和理论上的指导意义,为拖轮的操纵安全评估提供了理论参考依据,同时也为航海模拟器的研制与开发提供了一定的理论基础。

关键词：拖轮协助船舶掉头船舶运动数学模型船舶运动仿真

拖轮协助下大型集装箱船四自由度港内操纵性研究

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拖轮协助下大型集装箱船四自由度港内操纵性研究

作者：王化一大连海事大学

学位级别：硕士

随着集装箱船大型化的发展,船舶的操纵性问题日益突出,尤其体现在港口水域的操纵过程当中。因大型集装箱船本身的特性,其重心一般较高,满载时侧面积较大,易受风、流等外界因素影响,船舶在港内浅水低速情况下往往难以通过自力操船来克服... 详细信息

随着集装箱船大型化的发展,船舶的操纵性问题日益突出,尤其体现在港口水域的操纵过程当中。因大型集装箱船本身的特性,其重心一般较高,满载时侧面积较大,易受风、流等外界因素影响,船舶在港内浅水低速情况下往往难以通过自力操船来克服,此时请求拖轮协助变得非常有必要。本文在参考国内外相关研究的基础之上,考虑了集装箱船在满速旋回时将产生较大横倾角这一特点,采用MMG思想建立了一个较为全面的包括横摇在内的大型集装箱船四自由度船舶操纵运动数学模型,目的是提高船舶运动仿真的精确性,并在模型中加入了拖轮力计算模型。之后使用MATLAB软件对拖轮协助下的大型集装箱船港内操纵进行了模拟仿真,通过旋回实船数据和仿真试验数据的对比,验证了所建立模型的准确性。为研究大型集装箱船满载情况下港内操纵性及其运动规律,根据建立的船舶操纵运动数学模型,对船舶余速控制、顺流掉头、平移抵泊等工况进行了仿真,根据输出结果定量定性分析了其操纵要点。本课题的研究结果可以使船舶驾驶人员更好的了解大型集装箱船的操纵特性,对于在实际生产中的大型集装箱船港内操纵具有一定的指导意义,同时对完善航海模拟器中大型集装箱船的操纵运动数学模型也有一定的参考意义。

关键词：拖轮协助大型集装箱船操纵运动数学模型操纵性仿真

基于Matlab的双拖轮协助船舶操纵运动的仿真研究

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基于Matlab的双拖轮协助船舶操纵运动的仿真研究

作者：黎明杰大连海事大学

学位级别：硕士

本文以船舶平面操纵运动数学模型为理论基础,吸取了分离型建模(MMG)的思想,建立了包括船体、螺旋桨、舵单独性及其各部分之间的相互干涉的数学模型,充分考虑了港内操纵时浅水对拖航操纵性的影响,结合前人的研究成果建立一个完整的包括... 详细信息

本文以船舶平面操纵运动数学模型为理论基础,吸取了分离型建模(MMG)的思想,建立了包括船体、螺旋桨、舵单独性及其各部分之间的相互干涉的数学模型,充分考虑了港内操纵时浅水对拖航操纵性的影响,结合前人的研究成果建立一个完整的包括拖轮和船舶的拖航操纵的数学模型;用龙格一库塔法对操纵运动方程的数学模型进行解算,并采用MATLAB数学工具语言中的Simulink工具箱对拖轮协助下的船舶操纵运动进行仿真,本文通过采用定量和定性相结合的方法,详细研究了船舶在双拖轮协助下操纵运动的情况。为保证船舶在航道、港内的安全运行,拖船已成为不可缺少的辅助手段,因此,对双拖船协助下的船舶的操纵性能的研究显得尤为重要。通过本论文的研究,得出以下结论：双拖轮的作用可以使船舶达到横移和转向的目的,船舶首、尾分别带单拖轮也可以使船舶达到转向的目的。船舶首尾拖轮同时顶推正常航行的船舶使其横移时,船舶会有一定的转向,转向的方向是带拖轮一侧,此时可以通过减小船尾拖轮的转速以及使用舵来协助船舶保持航向。对于低速航向的船舶,双拖轮顶推使其横移时,船首拖轮作用效果明显,故船舶会向所带拖轮反方向的一侧转向。拖轮协助低速船舶转向时,船舶首尾同时带拖轮时的作用效果最为明显,其次为船尾带拖轮拖带,船首拖轮顶推时的作用效果相对较差。本课题的研究结果比较客观地描述了拖航运动特性,可为船舶操纵人员提供参考依据,有助于对双拖轮协助船舶操纵更为深入的了解。同时也为航海模拟器的研制与开发提供一定的理论基础。

关键词：船舶操纵性建模船舶运动仿真拖轮协助

拖轮协助大船数学模型在MATLAB上的实现

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中国水运（下半月） 2008年第7期8卷 21-23页

作者：李亮张鹏福州海员学校福建福州350015 大连海事大学辽宁大连116026

在MMG建模的思想下,对大船和小船分别进行受力和力矩分析,并列出方程组求出两船间的作用力。在以往的研究中人们一般会把两船间的力当作常力而忽略了由于两船相对速度的改变而引起的相互间力的改变。本文的模型仿真环境是港内或港口附... 详细信息

在MMG建模的思想下,对大船和小船分别进行受力和力矩分析,并列出方程组求出两船间的作用力。在以往的研究中人们一般会把两船间的力当作常力而忽略了由于两船相对速度的改变而引起的相互间力的改变。本文的模型仿真环境是港内或港口附近等浅水水域,两船均低速航行。本文的仿真是在MATLAB程序下实现的,文中仿真了拖轮与大船各种工况下的运动状态,与试验结果的比较,可以看出本文的程序设计思想和计算方法是合理的,所得计算结果的精度完全能够满足船舶动态仿真的需要。

关键词：拖轮协助船舶数学模型

浅析拖轮协助大船靠离泊过程中海损事故的成因及预防

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浅析拖轮协助大船靠离泊过程中海损事故的成因及预防

中国航海学会2007年度学术交流会

作者：张永成秦皇岛港引航站

＜正＞全国各港口,拖轮协助大船靠离泊过程中,出现的危险局面或海损事故较为常见,目前,在港口水域安全交通事故中所占比例呈增加趋势。就事故的级别、类型而言,以碰撞事故居多,一般为轻微事故;因拖缆断掉造成的人身伤亡事故偶有发生（... 详细信息

＜正＞全国各港口,拖轮协助大船靠离泊过程中,出现的危险局面或海损事故较为常见,目前,在港口水域安全交通事故中所占比例呈增加趋势。就事故的级别、类型而言,以碰撞事故居多,一般为轻微事故;因拖缆断掉造成的人身伤亡事故偶有发生（秦皇岛港每十年发生一到两次）;全旋回拖轮的普及应用,拖轮被"横拖"、"倒拖"的现象很少发生,因而,拖轮倾覆事故极为罕见。下面就较为频发的事故进行分析, 从中找出事故的预防措施。

关键词：大船靠离泊过程海损事故拖轮倾覆事故拖轮协助事故预防港口水域安全

来源： cnki会议评论

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拖轮在协助靠离泊操作中的运用

中国水运 2020年第11期 119-120页

作者：孙永泽唐山港引航站河北唐山063611

船舶的日益大型化,使拖轮的协助变得越来越常态化。通过拖轮协助操作的深入探讨,使船舶靠离泊作业变得更加安全、高效。

关键词：拖轮协助靠离泊码头

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拖轮在不同工况下协助船舶操纵的仿真研究

拖轮在不同工况下协助船舶操纵的仿真研究