[发明专利]拖轮傍拖大型油轮工况的仿真系统

摘要

本发明公开了一种拖轮傍拖大型油轮工况的仿真系统，包括模型模块、参数模块、控制模块、计算模块、数学模型模块及输出模块；模型模块用于建立几何模型并划分网格，参数模块用于输入环境参数及大型油轮和拖轮的船舶参数，控制模块用于控制大型油轮和拖轮的航向和速度，计算模块用于建立环境干扰力及力矩、船体水动力及力矩、螺旋桨力及力矩和舵力及力矩的数学模型，数学模型模块通过代入计算模块的计算结果，建立四自由度船舶运动的数学模型，输出模块通过求解数学模型模块所得到的数学模型，能够输出四自由度运动的实时动态轨迹，及输出数据文件。本发明能够更精确地模拟拖轮傍拖大型油轮工况，为航海教学、培训等提供省时、高质的服务。

主权项

一种拖轮傍拖大型油轮工况的仿真系统，其特征在于：包括模型模块，其包括几何模型建立子模块和网格划分子模块；其中，所述几何模型建立子模块根据实船尺寸、拖轮数量及拖轮位置构建拖轮傍拖大型油轮的几何模型，其中，所述拖轮的数量大于等于1；所述网格划分子模块对所述几何模型及其周围的计算域进行网格划分，以在计算模块中作为载体，对船体受力进行分析求解；参数模块，其包括环境参数子模块、大型油轮船舶参数子模块和拖轮船舶参数子模块；其中，所述环境参数子模块用于输入实际环境中风、浪和流的参数；所述大型油轮船舶参数子模块和所述拖轮船舶参数子模块分别用于输入大型油轮和拖轮的船舶参数；控制模块，其包括大型油轮控制子模块及拖轮控制子模块,分别控制大型油轮和拖轮的航向和航速；计算模块，基于分离型模型的方法分别建立船、桨、舵及环境的数学模型，其包括环境干扰力及力矩计算子模块、船体水动力及力矩计算子模块、螺旋桨力及力矩计算子模块和舵力及力矩计算子模块；其中，所述环境干扰力及力矩计算子模块分别对风、浪及流建立关于干扰力及力矩的数学模型，并分别计算风、浪、及流的干扰力及力矩，将其叠加在一起得到环境干扰力及力矩；所述船体水动力及力矩计算子模块根据经验公式分别建立大型油轮和拖轮的关于船体水动力及力矩的数学模型，并分别计算大型油轮和拖轮的船体水动力及力矩；所述螺旋桨力及力矩计算子模块根据经验公式建立拖轮傍拖大型油轮整体的关于螺旋桨力及力矩的数学模型，并计算拖轮傍拖大型油轮整体的螺旋桨力及力矩；所述舵力及力矩计算子模块根据经验公式建立大型油轮的关于舵力及力矩的数学模型，并计算大型油轮的舵力及力矩；数学模型模块，基于牛顿动量定理和动量矩定理，建立关于纵荡、横荡、艏摇及横摇的四自由度船舶运动的常微分方程组,并将所述计算模块中求得的所述环境干扰力及力矩、所述大型油轮和拖轮的船体水动力及力矩、所述拖轮傍拖大型油轮整体的螺旋桨力及力矩和所述大型油轮的舵力及力矩分别叠加到所述的四自由度船舶运动的常微分方程的右边，得到拖轮傍拖大型油轮的四自由度运动的数学模型；以及输出模块，其利用四阶龙格‑库塔算法对所述数学模型模块所得到的所述拖轮傍拖大型油轮的四自由度运动的数学模型进行结算，输出拖轮傍拖大型油轮的所述四自由度运动的实时动态轨迹，及输出数据文件。