1. 研究目的与意义（文献综述）

一、研究目的及意义

在经济全球化日益发展的当下，海上货物运输在世界经济和国际贸易中的地位越来越重要，为满足不断增加的海上运输需求，船舶也在朝着大型化的方向发展。随着船舶日趋大型化，问题也接踵而来，首当其冲的便是大型船舶靠离码头时的操纵性问题。船舶的大型化意味着船舶的载重质量增大、惯性更大、尺度更大、吃水更深，受风、浪、流的影响也就更大，运动状态难以控制。不同与海上航行时的宽阔水域，港区内的水域往往较为狭小且水深相对较浅，使得大型船舶在港区内的操纵受到限制。同时,随着海上航运的发展，船舶货运周期日益缩短,进出港口的船舶数量和密度不断上升,这就要求船舶能够更为安全可靠，更有效率地靠离码头，装卸货物。而船舶的大型化不仅给船舶靠离泊、进出码头带来困难，增加运营成本，更给港区内的安全作业带来隐患。

大型船舶的港内操纵和靠离泊存在诸多困难，但是目前国内各港口仍未有一套行之有效的大型船舶的靠离泊方案，大多凭借港口作业人员和船舶驾驶员习惯和经验进行操作，这极大地降低了港口的工作效率，增大了大型船舶靠离码头的安全隐患。为解决这一现状，亟需制定出一套大型船舶安全有效地靠离码头的方案，而分析大型船舶的港内操纵和靠泊性能，对大型船舶靠离泊过程的操纵运动进行仿真研究则是最为基础也是至关重要的一环。综上所述，对大型船舶靠离码头操纵运动建模及仿真计算有如下意义：

2. 研究的基本内容与方案

本文的研究内容主要分为以下三个部分：

1．建立大型船舶靠离码头操纵运动数学模型

船舶运动数学模型是船舶运动控制与仿真的核心。船舶运动数学模型分为整体型模型和分离型模型（mmg模型）两种。相较于整体型模型，mmg模型具有可对设计进行局部修改，能够简洁地表示出船、舵、桨之间的干涉效应等优点，且mmg模型对于常规操纵运动和浅水中的操纵运动均可适用。为此，本论文采用分离型模型化方法，考虑大型船舶在拖船协助下，建立大型船舶靠离码头操纵运动数学模型。船舶在靠离码头的过程中，在拖轮作用下，且受到风、浪、流的影响，会产生6个自由度的运动，即横荡、纵荡、垂荡、艏摇、横摇和纵摇。考虑到垂荡、纵摇和横摇运动对船舶平面内的运动影响较小，从实用性出发，建立船舶横荡、纵荡和纵摇三个自由度的平面运动方程。通常，大型船舶在拖轮协助下靠离码头时螺旋桨和舵均不工作，其操纵运动由拖轮来实现。为了便于研究大型船舶在拖轮协助下的靠离泊运动，本文在建立运动模型时假定大型船舶无舵无桨，且忽略港区内风、浪、流对船舶造成的干扰力及力矩。基于mmg模型的思想，将作用在大型船舶上的外力和外力矩分解为作用在裸船体上的流体动力及力矩、拖轮对船舶顶推和牵引时产生的推力、拖缆力和力矩。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1]ogawara.y and iwamoto.s. studies on the control system design of ship manoeuvrngwith decouping control,proceeding of ifac conference,control applications onmarine systems,cams’98,pp:147-153,fukuoka,october 1998.

[2] 盛振邦, 刘应中. 船舶原理[m]. 上海: 上海交通大学出版社,2003.

[3]abkowitz m a.lecture on ship hydrodynamics steering and manoeuvability.hydroand aerodynamics laboratory.hydro and aerodynamicslaboratory,lyngby,enmark,report 1964.