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2021 | OriginalPaper | Chapter

3.  Physikalisch-mathematische Bewegungsmodelle maritimer Fahrzeuge als Regelungsobjekt

Authors : Jürgen Majohr, Martin Kurowski

Published in: Maritime Regelungs- und Sensorsysteme

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Komplexe, physikalisch orientierte Bewegungsmodelle (Bilanzgleichungen) werden im Kap. 3 behandelt. Eingangs erfolgt die Darstellung der zur Beschreibung der Fahrzeugbewegung erforderlichen physikalischen Größen sowie der Bezugs- und Koordinatensysteme (Abschn. 3.2). Darauf aufbauend werden Algorithmen für die Größentransformation zwischen den Bezugssystemen angegeben (Abschn. 3.3). Auf der Grundlage von physikalisch-mathematischen Gesetzmäßigkeiten, insbesondere Gesetzen der Mechanik und Schiffshydrodynamik, wird ein komplexes physikalisch-mathematisches Bewegungsmodell für die allgemeine Bewegung maritimer Fahrzeuge in allen sechs möglichen Freiheitsgraden (Schnellen/Surge, Versetzen/Sway, Tauchen/Heave, Rollen/Roll, Stampfen/Pitch, Gieren/Yaw) abgeleitet (Abschn. 3.4). Für die Ableitung von Bewegungsmodellen für die gesteuerte Bewegung von maritimen Fahrzeugen, die sich an der Wasseroberfläche (Oberflächenfahrzeuge) bzw. in einem bestimmten Wassertiefenhorizont (Unterwasser-Fahrzeuge) bewegen, kann die Zahl der Freiheitsgrade von sechs auf drei reduziert werden. Es wird die translatorische Bewegung des Fahrzeugs in der Ebene der ungestörten, glatten Wasseroberfläche mit den zwei Freiheitsgraden Schnellen/Surge und Versetzen/Sway sowie die rotatorische Bewegung Gieren/Yaw um die Vertikalachse betrachtet (Abschn. 3.5). Die Einflüsse von Rollen, Stampfen und Tauchen auf die gesteuerte Bewegung werden vernachlässigt. Kräfte und Momente an den Aktoren, wie Propeller, Ruder und Manövriersysteme, erfordern eine gesonderte Behandlung (Abschn. 3.6). Die Generierung linearer Bewegungsmodelle erfolgt ausgehend von linearen Kraft- und Momentansätzen aus Modellversuchsergebnissen und der Näherungstheorie des schlanken Körpers (Abschn. 3.7). Abschließend erfolgt die Darstellung der Wirkung der verschiedenen behandelten hydrodynamischen Kräfte und Momente bei einem Drehkreismanöver (Abschn. 3.8).

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Metadata
Title
Physikalisch-mathematischeBewegungsmodelle Physikalisch-mathematisches BewegungsmodelleBewegungsmodell maritimer Fahrzeuge als Regelungsobjekt
Authors
Jürgen Majohr
Martin Kurowski
Copyright Year
2021
Book
Maritime Regelungs- und Sensorsysteme

Print ISBN: 978-3-658-31720-1

Electronic ISBN: 978-3-658-31721-8

Copyright Year: 2021

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-31721-8_3