[发明专利]一种船舶仿真方法及系统

权利要求书

1.一种船舶仿真方法，其特征在于，包括：

获取船舶的初始位置和运动参数；

获取所述船舶以实验得到的实际六自由度参数；

将所述船舶的所述初始位置和所述运动参数输入六自由度船舶运动数学模型，确定所述船舶的仿真六自由度参数；

在所述仿真六自由度参数与所述实际六自由度参数的误差超过预设的阈值范围时，调整所述六自由度船舶运动数学模型的模型参数，重新确定船舶的所述仿真自由度参数；

输出所述误差在预设的所述阈值范围内的所述仿真自由度参数。

2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，将所述船舶的所述初始位置和所述运动参数输入六自由度船舶运动数学模型，确定所述船舶的仿真六自由度参数的步骤，包括初始化所述船舶的初始船体位置及其运动的相对位置；

所述初始化所述船舶的初始船体位置及其运动的相对位置，包括：

根据所述船舶垂直于海平面的第一状态以及所述船舶摇荡时的第二状态，建立参考坐标系及船体坐标系；

取船舶中心为原点，x轴以所述船舶运动时船艏为正方向，y轴以船舶运动时右舷为正方向，z轴以船舶运动时向下为正方向，建立所述船体坐标系；

取船舶垂直于海平面状态时船舶中心为原点，w轴以船艏为正方向，u轴以船舶静止时右舷为正方向，v轴以船舶静止时向下为正方向，建立所述参考坐标系；

其中，当所述船舶无六自由度运动且处于平稳匀速无摇摆震荡运动时，所述船体坐标系与所述参考坐标系重合；当所述船舶摇荡时，所述参考坐标系沿水平方向平移运动。

3.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述六自由度船舶运动数学模型包括作用在所述船舶的船体的船体力、作用在螺旋桨的螺旋桨力以及二者之间的相互干涉关系，

其中，作用在所述船体的船体力表示如下：

-X_HI＝A₁₁u-A₂₂vr+A₃₃wq

-Y_HI＝A₂₂v-A₁₁ur+A₃₃pw

-Z_HI＝A₃₃w-A₁₁uq+A₂₂vp

-K_HI＝A₄₄p+(A₆₆-A₅₅)qr+(A₃₃-A₂₂)vp

-M_HI＝A₅₅p+(A₄₄-A₆₆)pr+(A₁₁-A₃₃)uw

-N_HI＝A₆₆p+(A₅₅-A₄₄)qp+(A₂₂-A₁₁)uv

其中，A_jk为附加质量系数，其中，j＝1,2,……，6，k＝1,2,……，6，j＝k，p、q、r分别为船体纵向、横向和垂向的速度，w、u、v分别为绕x、y、z轴的角速度。

4.根据权利要求3所述的仿真方法，其特征在于，作用在所述船舶的螺旋桨的所述螺旋桨力表示如下：

Y_P＝0

N_P＝0

其中，t_P＝0.5C_P-0.12，Y_P为螺旋桨产生的横向力，N_P为船舶转艏力矩，n为螺旋桨转速，D_p为螺旋桨直径，t_p螺旋桨推力减额系数，j_p为进速系数，ρ为液体密度，C_p为纵向棱形系数。

5.根据权利要求3所述的仿真方法，其特征在于，所述六自由度船舶运动数学模型还包括根据所述船舶横摇时作用于所述船舶的水动力关系，确定的回归方程。