1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着经济贸易的全球化，我国航运业、造船业等产业发展迅速，船舶日益趋于专业化、大型化、快速化等特点，这就对船舶的操纵性提出了更高要求。由于水面状况复杂，致使船舶时常处于过渡工况，会使船体的阻力特性发生变化，进而主机和螺旋桨的工作情况也会发生变化，进而船、机、桨之间的能量转换过程以及它们之间的工作状态是相互制约和关联的^[1]。与稳定工况比较，过渡工况下推进装置的工作条件更为恶劣，发生故障的可能性也更大，但是过渡工况下的操作往往是船舶操纵与避碰的关键。因此，研究船、机、桨配合特性，分析船舶在过渡工况下船、机、桨特性变化规律，对船舶的操纵性与安全性具有重要的意义。

船舶推进系统的配合特性是指船、机、桨三者在船舶运动过程中各自特性的变化。过渡工况包括启动工况，加、减速工况；正倒车工况；转弯工况的配合特性。在过渡工况下，船体的阻力状况随时间发生较大的变化，船、机、桨三者之间稳定的动力平衡受到破坏，螺旋桨的进程比λ_p也将发生较大的变化。通过知网、维普等期刊数据库查阅相关文献发现，目前船、机、桨匹配研究主要是基于能量守恒和受力平衡搭建数学模型，而较少有人将船舶操纵运动数学模型的研究与船舶推进控制相结合。

国外关于船舶操纵运动数学模型的研究始于20世纪40年代，1940年，流体力学的发展统一地解释了船体、螺旋桨、舵等产生流体动力的机理，为建立船舶操纵运动数学模型奠定了理论基础。1946年，davidson深入研究了船舶的回转性和航向稳定性，并用数学方程表示出船舶的操纵运动^[2]，由此，关于船舶操纵的研究在理论上取得了突破。1957年，野本谦作开始将船舶看作一个动态系统应用经典控制论进行分析，线性数学模型出现并得到认可^[3]。70年代，日本学者发表了研究单桨单舵船舶操纵运动规律的mmg数学模型，mmg数学模型在考虑了船体、螺旋桨、舵相互干扰的效应后，分别单独计算船体、螺旋桨和舵的流体动力，并发展成为揭示船舶操纵性的一种较为实用的数学模型。80年代末，日本船舶运动数学模型专门委员会提出数学模型中各种水动力导数的回归公式，使得船舶操纵性仿真预报可以不再仅仅依靠船模试验^[4]。最近几年，对数学模型的研究主要表现在针对特殊的实际问题进行研究，例如，senda和kobayashi对船舶减速、停船工况进行了建模和控制算法研究。benvenuto等人建立了推力系统的仿真模型，并与实船实验进行了对比研究^[5]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容及目标

船-机-桨系统实际上是一个能量转换系统，主机提供的力矩通过传动装置及轴系传送至螺旋桨，克服螺旋桨在相应转速下的阻力矩，使船舶能够在某一稳定的航速下航行。系统动力传递模型如图1所示。

3. 研究计划与安排

1-3周，查阅关于船舶操纵运动数学模型的相关文献，完成开题报告；

4-5周，完成英文文献翻译；

5-7周，查阅相关资料，整理数据；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]黄振华，李霏，唐然，王树仁，杨斌斌.船舶不同航行工况下船机桨配合特性分析[j].船舶标准化工程师，2015，(06):24-27 54.

[2]davidson, k., amp;schiff, l. (1946). turning and course keeping qualitiesof ships. clinicalpediatrics, 54(8), 468-70.

[3]李修强. 船舶运动建模与特性仿真研究[d].武汉理工大学，2010.