[发明专利]航海模拟器用船舶六自由度运动数学模型的建立方法

摘要

一种航海模拟器用船舶六自由度运动数学模型的建立方法，本发明采用日本操纵性数学模型小组MMG提出的“分离型”数学模型，即模型的建立以船体、螺旋桨、舵各自独立的水动力为基础，加上船-桨-舵相互之间的流体动力干扰，以及环境干扰等。通过操作与实船控制设备外形、功能一致的硬件操作设备(车钟、舵、拖轮、缆绳等)和设置环境信息(风、浪、流)，将其产生的信号传输给船舶运动数学模型，并对微分方程进行求解，实时获得船舶六自由度运动的响应，实现航海模拟器中人在回路中的交互。之前航海模拟器中使用的船舶运动模型是基于MMG思想的三自由度模型，不能完整地描述船舶六自由度运动的态势。本发明的成功开发填补了该领域的空白，可更好的为航海教学和培训、港航工程论证等科学研究服务。

主权项

一种航海模拟器用船舶六自由度运动数学模型的建立方法，通过操作与实船控制设备外形、功能一致的硬件操作设备和设置环境信息，将其产生的信号传输给船舶运动数学模型，并对微分方程进行求解，实时获得船舶六自由度运动的响应，实现航海模拟器中人在回路中的交互，其特征在于：在大地坐标系和随船运动坐标系下，采用MMG分离建模的思想建立船舶六自由度运动方程，将不规则波看成是有限个规则波叠加的线性理论，并将船体近似为箱型船，计算得到不规则波中裸船体的波浪力(力矩)，将其作为船体受到的外力，叠加到船舶六自由度运动方程的右侧，然后采用四阶龙格-库塔数值积分的算法进行微分方程组的求解，得到船舶在不规则波中六自由度运动的响应。