马建文，张安西，周兆欣，郭绍义

山东交通学院航海学院，山东威海264029

小水线面双体船五自由度运动建模与仿真

马建文，张安西，周兆欣，郭绍义

山东交通学院航海学院，山东威海264029

［目的］为了提高航海模拟器中小水线面双体船（SWATH）的模拟精度，更好地掌握此类船舶的操纵特性，［方法］根据SWATH船型的运动特点，在MMG三自由度模型的基础上，较为完整地计入耦合的纵荡、横荡、艏摇、横摇及纵摇运动，建立SWATH的五自由度运动数学模型。基于此应用模型建立SWATH的实船数学模型，对该数学模型进行微分求解，仿真模拟SWATH的旋回运动、Z形运动，并进行定性分析。［结果］分析显示：仿真模拟结果符合SWATH操纵运动原理及实际运动特征，验证了数学模型的准确性。［结论］该模型可真实反映实船的运动规律，可应用于航海模拟器中。

小水线面双体船；五自由度；航海模拟器；数值仿真

0 引 言

小水线面双体船（SWATH）作为高海情条件下航行和作业的首选船型，军、民用应用前景越来越被国内外相关部门所重视。SWATH较常规船型具有很好的快速性、优异的耐波性及良好的稳性等优点，但同时存在摩擦阻力较大、回转半径大等不足。SWATH的这些异常操纵特性给驾驶人员的操纵技能提出了更高要求，为操纵人员的教育、培训等带来新的问题，同时也给传统海上运输安全提出了挑战。目前，世界上解决上述问题公认的方法是采用航海模拟器对新船型的操纵特性及技能进行研究、培训。而SWATH模拟器开发的核心问题是建立全面、准确的SWATH船舶运动数学模型。……