1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景

随经济全球化的发展，全球航运业迅速发展，使得船舶朝着大型化的方向发展。首先，船舶的大型化可以提高运输效率，降低航运成本但同时也使得其操纵性变得困难，尤其是其在进出港口航道，靠离码头和狭窄水道的航行中容易发生碰撞、搁浅等事故。为了避免事故的发生，增强船舶在受限制水域的操纵的灵活性，因此往往借助拖轮协助大型船舶的操纵运动。同时随着海洋资源开采的兴起，大型海洋平台往往也需要拖轮拖带至相应的工作区域才能工作，海上的拖航作业变得越来越普遍。

1.2国内外研究现状

关于拖航系统的研究从上世纪60年代开始受到重视，其中 strandhange 利用线性系统理论进行分析建模，分析和综合拖航的运动特点，以时域方法研究得出以下结论：通过改变拖缆的长度以及改变被拖船拖点的位置可以让拖航系统减少偏荡并保持稳定。inoue 也利用线性系统理论对拖航系统的航向稳定性问题进行了研究，深入研究了串拖以及多条被拖船情况的拖航特性。inoue 研究成果的一大突破点是拖缆的悬垂链模型的建模，设定拖缆在拖航的平衡状态中前后对称成悬链线形，利用拖缆在拖航过程中扰动量来求导拖航系统的扰动数学运动模型，由此根据 routh—hurwitz 的判别方程来得出拖缆的质量、拖缆的弹性与拖航系统的拖航运动稳定性的关系和影响。charters 依据经典线性时不变的拖航系统理论，探讨了浅水因素对四种典型被拖船的航向稳定性影响，得出了拖航系统航向的稳定性参数值。tao jiang 采用非线性系统理论探讨了在 pid 舵控制的拖航系统的航向的稳定性,他将其研究结果和以往的线性系统的方法进行比较，显示了非线性系统理论在拖航研究的优越性。wulder 采用三种类型拖轮模型，仿真了大型被拖船在港口内拖带操纵运动，其研究中对大型被拖船和拖船间的水动力干扰进行了重点研究和探讨。

自70年代开始，日本学者贵岛、古川等人以及日本船舶操纵运动数学模型研讨小组在此方面也做了大量的研究并提出了重要的船舶操纵模型，有mmg模型、贵岛模型、芳村模型等。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

1、分析拖航运动需要考虑到的因素，确定船舶拖航运动所受到各项水动力、拖缆力并适当考虑外界环境的影响，之后建立拖航运动的数学模型。

2、确定不同工况下（吊拖）拖船与被拖船之间的受力以及它们之间力的传递关系，对于有拖缆存在的拖航情况，对拖缆受力进行估算。

3、对拖航系统受到的各项水动力进行估算

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

【1】 周宏伟. 大型被拖船操纵运动建模与运动特性仿真研究[d]. 江苏科技大学硕士论文学, 2013.

【2】严似松，黄根余．拖航系统在静水中操纵运动的模拟计算[j]．中国造船．1997，(4)：12—19.

【3】盛振邦，刘应中．船舶原理[m]．上海：上海交通大学出版社，2003.