随着全球经济与技术的不断发展,船舶逐渐向大型化、高速化发展,船舶的数量也日渐增加。由于港口水域发展有限,从而造成港内交通繁忙,港区发生碰撞的危险性也大大增加。为了安全起见许多港口规定,大型船舶都必须由拖轮协助才能进港。另外,在其它许多操限水域,或船舶遇到故障、天气恶劣等也都需要拖轮的协助才能保证大船的安全。随着我国海运事业的发展,拖轮在各大港口的使用也越来越频繁的。多年来,人们对拖轮协助大船的操纵一般仅停留在实践经验的层次上,理论上的研究较少,而关于其数学模型的仿真就更少了,因此研究拖轮协助大船的操纵问题具有重大现实意义。为了准确地建立拖轮协助大船的操纵数学模型,本文在前人所提出的常速域数学模型和浅水、低速、大漂角数学模型研究的基础上,考虑到船舶运动的连续性,采用了将两种数学模型相结合的方法,建立了低速域、大漂角并兼顾小漂角的船舶运动数学模型。即在建立运动数模时,小漂角(小于20°)采用贵岛模型,大漂角(大于30°)采用芳村模型,漂角在两者之间是采用两种模型内插的结果。拖轮协助船舶操纵通常是发生在港内或港口附近水域,本文为了便于定性分析,忽略了风、流作用的影响分别对船舶和拖轮之间作用力的分析,列出方程迭代求出船间作用力,然后在MATLAB程序下实现通过拖轮协助船舶运动在不同载况、不同速度、不同拖轮作用点以及拖轮协助船舶作原地旋回等工况下的运动状态进行了仿真,仿真结果与定性分析结果相符合,说明本文的计算方法是合理的,所得计算结果能为驾引人员在实际操作中提供了理论依据和参考。