船舶救助艇释放运动建模与仿真

采用Kane方法建立了救助艇释放运动模型,考虑了救助艇、柔性吊臂、吊索及船舶之间耦合运动;采用集中质量法建立了吊臂模型,根据弹性应变能函数及耗散函数计算了吊臂的内力;将救助艇和船舶之间的碰撞分为压缩和恢复2个阶段,分别根据赫兹接触理论和永久凹坑的接触力模型计算碰撞力;将吊臂模型与基于伯努利-欧拉梁理论的模型对比,稳定状态的吊臂形状基本一致;将救助艇释放运动模型与现有方法对比,进行了横浪条件下救助艇释放仿真试验与救助艇轨迹在水平和竖直方向的误差分析.分析结果表明:在波高为3 m,波长为245 m时,本文方法的平均绝对误差分别为0.11和0.12 m,现有方法的平均绝对误差分别为0.54和0.34 m;在波高为2 m,波长为60 m时,本文方法的平均绝对误差分别为0.09和0.14 m,现有方法的平均绝对误差分别为1.72和0.31 m;本文方法平均绝对误差均低于现有方法,可见本文方法提高了横浪条件下救助艇释放运动的计算精度;与碰撞试验对比,水平和竖直方向加速度峰值的相对误差分别约为0.5％和60.0％,水平方向加速度的峰值具有较高精确度,可见救助艇释放运动模型可用于辅助分析碰撞试验;根据救助艇释放运动模型,横浪条件下,为避免发生碰撞,4级海况时,救助艇与船舷初始距离最小为2.0倍艇宽,5级海况时,救助艇与船舷初始距离最小为2.5倍艇宽.