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申请/专利权人：大连海事大学

摘要：本发明提供了一种基于凯恩方程的滑落式小艇降放六自由度运动建模方法，涉及船舶与海洋工程技术领域，本发明考虑了小艇、滑轨及母船之间的耦合，推导出在动、定坐标系下刚体及其上任一点的速度、加速度、广义速率及偏速率表达式，将分离型船舶运动模型转换成凯恩方程形式，使得系统方程易于求解；针对艇与滑轨的持续接触，提出基于非线性弹簧阻尼模型和库仑摩擦模型的接触力计算方法，该方法能有效地计算艇在滑轨滑行和在滑轨末端旋转运动，并考虑了母船六自由度运动对小艇的影响；针对小艇入水运动，采用Wagner模型和引入虚拟物面法计算小艇对称、非对称入水及发生流动分离情况的砰击力，兼顾计算精度和效率。

主权项：1.一种基于凯恩方程的滑落式小艇降放六自由度运动建模方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将小艇的降放分为滑轨运动阶段和离开滑轨运动阶段；建立坐标系，所述坐标系包括固定于地球表面的惯性坐标系o-xyz、固连于母船重心的坐标系os-xsyszs、固连于滑轨的坐标系or-xryrzr、小艇的附体坐标系ob-xbybzb；所述滑轨设置于母船上，所述小艇设置于滑轨上；S2、针对S1在滑轨运动阶段涉及的母船运动，选取广义速率，用广义速率表示母船的速度和角速度，得到凯恩方程的偏速率和偏角速率，推导母船的加速度和角加速度；S3、针对S1在滑轨运动阶段的小艇，选取广义速率，用广义速率表示小艇的速度和角速度，并表示出小艇上任一点的速度，得到凯恩方程的偏速率和偏角速率，推导小艇的加速度和角加速度；S4、根据S2中母船的偏速率和偏角速率及母船的加速度和角加速度得到在滑轨运动阶段母船的广义惯性力；S5、根据分离型模型得到作用于母船体的力和力矩以及波浪和风的力和力矩，结合S2中母船的偏速率和偏角速率，得到母船的广义主动力；S6、根据S3中小艇的偏速率和偏角速率及小艇的加速度和角加速度得到在滑轨运动阶段小艇的广义惯性力；S7、计算小艇在滑轨运动阶段的广义主动力；S8、针对S1中离开滑轨运动阶段的小艇，重新选取合适的广义速率，并利用广义速率表示小艇的速度和角速度，得到偏速率和偏角速率，推导小艇的加速度和角加速度；S9、根据S8中小艇的偏速率和偏角速率及小艇的加速度和角加速度得到离开滑轨运动阶段小艇的广义惯性力；S10、计算小艇离开滑轨运动阶段的广义主动力；S11、将S4、S5、S6和S7中得到的广义惯性力和广义主动力代入到凯恩方程中，得到小艇在滑轨运动阶段的方程；将S9和S10中得到的广义惯性力和广义主动力代入到凯恩方程中，得到小艇离开滑轨运动阶段的方程；完成基于凯恩方程的滑落式小艇降放六自由度运动建模。

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