一种基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法技术

技术编号:40422366 阅读:20 留言:0更新日期:2024-02-20 22:41
本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法,所述方法包括:建立船舶航行的数字孪生模型,分析异构要素影响作用条件下的船舶摇摆能谱;通过谱分析方法,分析自然频率下和遭遇频率下的船舶摇摆能谱;将异构要素影响作用条件下的船舶摇摆能谱叠加到遭遇频率下的船舶摇摆能谱上,得到规则波对船舶摇摆影响的运动方程;叠加多个规则波对船舶摇摆影响的运动方程,计算不规则波下的船舶摇摆能谱函数;将船舶摇摆运动坐标转换到大地坐标系下,求解船舶航行运动方程,实时调整船舶的位置和姿态,基于数字孪生模型进行运动仿真。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字孪生,具体涉及一种基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法


技术介绍

1、船舶是集合机械、电气、流体、控制、信息等多学科的复杂系统,对于大型舰船,其航行运转需要船内各个系统的配合,且大型船舶舱内信息相对封闭,舱外环境复杂多变,航行时难以监控,目前整体系统调度缺乏数字化统一管控。

2、现阶段基于物理模型的船舶运动决策主要在固定的模式下进行,例如旋回和z行操纵,由于缺乏实船数据,鲜有在自由操舵和主机控制命令下的预测研究。同时,在现有预测中的环境通常基于恒定假设或单一影响。例如恒定的风、海流和海浪,未能体现真实的海洋情况和各种环境因素的耦合影响。另一方面,船舶在海上航行时,由于受风浪的影响,操舵造成的横摇角和旋回掉头所需水域也比较大,操舵不当造成船舶倾覆和碰撞的事故时有发生。

3、随着船舶智能化的不断推进,对船舶航行状态的实时监控与预测的需求愈发迫切。由于海洋环境复杂多变,船舶的状态监控与决策需要多学科的知识融合,数字孪生技术正是实现这一功能的有力工具。但是现有的数字孪生技术在船舶上的应用主要集中在设备模型建模及可本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法,其特征在于,所述异构要素影响作用条件包括航向、航速、浪速和外界作用力对船舶扰动频率的影响。

3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法,其特征在于,所述遭遇频率下的船舶摇摆能谱为:

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法,其特征在于,所述叠加多个规则波对船舶摇摆影响的运动方程之前还包括:

5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的大型船舶航...

【技术特征摘要】

1.一种基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法,其特征在于,所述异构要素影响作用条件包括航向、航速、浪速和外界作用力对船舶扰动频率的影响。

3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法,其特征在于,所述遭遇频率下的船舶摇摆能谱为:

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法,其特征在于,所述叠加多个规则波对船舶摇摆影响的运动方程之前还包括:

5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡洋徐峰王欣郑冕刘卓雷宜安杨芳魏沁祺李松杨继坤
申请(专利权)人:中国舰船研究设计中心
类型:发明
国别省市:

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