技术特征：
1.一种船舶运动仿真方法，其特征在于，所述船舶包括喷水推力装置，所述喷水推力装置用于产生喷水力，以驱动所述船舶航行，所述船舶运动仿真方法用于仿真实际船舶的运动，所述船舶运动仿真方法包括：采集所述船舶的质量、移动速度、移动方向、转动速度，以及转动方向；根据所述移动速度和所述转动速度确定所述船舶的所受的合力，以及所述合力的对于所述船舶的重心的合力力矩；确定所述喷水力，采集所述喷水推力装置的喷水角度和所述喷水推力装置的喷嘴的位置；根据所述喷水角度、所述喷水推力装置的喷嘴的位置，以及所述喷水力确定驱动力，以及所述驱动力对于所述船舶的重心的驱动力力矩；根据所述驱动力和所述合力确定所述船舶的水动力，根据所述合力力矩和所述驱动力力矩确定所述水动力对于所述船舶的重心的水动力力矩；建立航行地形模型和所述船舶的三维实体模型；建立航行环境模型；在所述航行环境模型中模拟所述船舶的移动方向、移动速度、转动方向，以及转动速度。2.根据权利要求1所述的船舶运动仿真方法，其特征在于，所述根据所述移动速度和所述转动速度确定所述船舶的所受的合力，以及所述合力的对于所述船舶的重心的合力力矩的步骤包括：根据所述移动速度确定移动加速度，根据所述转动速度确定转动加速度，确定所述船舶的惯性矩；通过以下方程组确定所述合力在第一方向的第一分力x、所述合力在垂直于所述第一方向的第二方向的第二分力y、所述合力在垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向的第三分力z、所述合力力矩在所述第一方向的第一分力矩k、所述合力力矩在所述第二方向的第二分力矩m，以及所述合力力矩在所述第三方向的第三分力矩n，其中，m为所述船舶的质量；u为所述移动速度在所述第一方向上的第一分移动速度；v为所述移动速度在所述第二方向上的第二分移动速度；w为所述移动速度在所述第三方向上的第三分移动速度；p为所述转动速度在所述第一方向上的第一分转动速度；q为所述转动速度在所述第二方向上的第二分转动速度；r为所述转动速度在所述第三方向上的第三分转动速度；为所述移动加速度在所述第一方向上的第一分移动加速度；
为所述移动加速度在所述第二方向上的第二分移动加速度；为所述移动加速度在所述第三方向上的第三分移动加速度；为所述转动加速度在所述第一方向上的第一分转动加速度；为所述转动加速度在所述第二方向上的第二分转动加速度；为所述转动加速度在所述第三方向上的第三分转动加速度；i
x
为所述惯性矩在所述第一方向上的第一分惯性矩；i
y
为所述惯性矩在所述第二方向上的第二分惯性矩；i
z
为所述惯性矩在所述第三方向上的第三分惯性矩。3.根据权利要求1所述的船舶运动仿真方法，其特征在于，所述确定所述喷水力的步骤包括：根据所述合力和所述移动速度确定所述船舶的喷水力。4.根据权利要求1所述的船舶运动仿真方法，其特征在于，所述根据所述喷水角度、所述喷水推力装置的喷嘴的位置，以及所述喷水力确定所述驱动力，以及所述驱动力对于所述船舶的重心的驱动力力矩的步骤包括：通过以下方程组确定所述驱动力在第一方向的第一驱动分力x
j
、所述驱动力在垂直于所述第一方向的第二方向的第二驱动分力y
j
、所述驱动力在垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向的第三驱动分力z
j
、所述驱动力力矩在所述第一方向的第一驱动分力矩k
j
、所述驱动力力矩在所述第二方向的第二驱动分力矩m
j
，以及所述驱动力力矩在所述第三方向的第三驱动分力矩n
j
，其中，t
j
为所述喷水力；σ
j
为所述喷水角度；h
j
为所述喷水推力装置喷射的水流的轴线和所述船舶的重心之间的距离；x
j
为在所述船舶的航行方向上，所述喷嘴的位置和所述船舶的重心之间的距离。5.根据权利要求1所述的船舶运动仿真方法，其特征在于，所述根据所述驱动力和所述合力确定所述船舶的水动力，根据所述合力力矩和所述驱动力力矩确定所述水动力对于所述船舶的重心的水动力力矩的步骤包括，通过以下公式确定所述水动力在第一方向的第一水动力分力x
h
、所述水动力在垂直于所述第一方向的第二方向的第二水动力分力y
h
、所述水动力在垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向的第三水动力分力z
h
、所述水动力力矩在所述第一方向的第一水动分力矩k
h
、所述水动力力矩在所述第二方向的第二水动力分力矩m
h
，以及所述水动力力矩在所述第三方向的第三水动力分力矩n
h
，
其中，x为所述合力在所述第一方向的第一分力；y为所述合力在所述第二方向的第二分力；z为所述合力在所述第三方向的第三分力；k为所述合力力矩在所述第一方向的第一分力矩；m为所述合力力矩在所述第二方向的第二分力矩；n为所述合力力矩在所述第三方向的第三分力矩；x
j
为所述驱动力在所述第一方向的第一驱动分力；y
j
为所述驱动力在所述第二方向的第二驱动分力；z
j
为所述驱动力在所述第三方向的第三驱动分力；k
j
为所述驱动力力矩在所述第一方向的第一驱动分力矩；m
j
为所述驱动力力矩在所述第二方向的第二驱动分力矩；n
j
为所述驱动力力矩在所述第三方向的第三驱动分力矩。6.根据权利要求1所述的船舶运动仿真方法，其特征在于，所述航行地形模型通过不规则三角网表示法表示航行地形。7.根据权利要求1所述的船舶运动仿真方法，其特征在于，所述船舶运动仿真方法用于仿真无人舰的运动。8.一种船舶运动仿真系统，其特征在于，所述船舶运动仿真系统包括计算机和显示装置，所述计算机配置为根据权利要求1至7中任意一项所述的船舶运动仿真方法模拟所述船舶的运动，所述显示装置用于显示所述计算机的模拟画面。
技术总结
本发明公开了一种船舶运动仿真方法及船舶运动仿真系统。船舶运动仿真方法包括：采集船舶的质量、移动速度、移动方向、转动速度，以及转动方向；根据移动速度和转动速度确定船舶的所受的合力，以及合力的对于船舶的重心的合力力矩；根据喷水角度、喷水推力装置的喷嘴的位置，以及喷水力确定驱动力，以及驱动力对于船舶的重心的驱动力力矩；根据驱动力和合力确定船舶的水动力，根据合力力矩和驱动力力矩确定水动力对于船舶的重心的水动力力矩；建立航行地形模型和船舶的三维实体模型；建立航行环境模型；在航行环境模型中模拟船舶的移动方向、移动速度、转动方向，以及转动速度。由此，可实时确定船舶航行的各种参数，以及实时监控船舶的运动。舶的运动。舶的运动。
技术研发人员：罗昊 贾书丽 杨文强 沈璐璐 屈崇
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一一研究所
技术研发日：2020.06.24
技术公布日：2021/12/23