船舶在海浪上航行,由于风浪的作用会产生六个自由度的振荡运动,其中横摇,纵摇,垂荡运动对船舶驾驶员的影响较为突出,为了增加航海模拟器的逼真度,另外考虑到船舶在正常海况下所遭遇的是不规则波,且正常航行中客观上无法满足迎浪或者顺浪的情况,同时也为了应对DETNORSKE VERITAS:标准中对航海模拟器数学模型的需求。为此,本文做以下研究工作:(1)建立了船舶在静水面中摇荡线性模型。根据Delta Linda拖轮的自由摇荡衰减曲线,在线性阻尼的假设下,利用船舶耐波性一般理论计算了船舶三个自由度简化线性模型的衰减系数,并将所得系数代入自由衰减模型,最后通过简化模型的数值解算证明模型建立的合理性。(2)推导出不规则斜浪中船舶所受波浪干扰力矩的表达。依据船舶在规则波中的受力分析,以ITTC双参数谱描述的波浪为研究对象,运动线性叠加原理,将规则波的叠加实现不规则波浪。以傅汝得克雷洛夫假设为前提,考虑到船舶垂荡和纵摇运动中浪向角变化对船舶外部干扰力矩的影响,最终确定不规则波的干扰力矩表达。通过在给定风级浪况下的试验数据与模型数值解算数据对比证明所描述波浪力的合理性。(3)运用频域响应幅值算子的概念和数值解算的方法求解船舶在不规则波中的运动响应。利用船舶耐波性分离建模思想分别通过直接时域法和频时域转化法对船舶摇荡运动进行求解,将两种求解结果相对比,证明线性频域理论在工程应用上的合理性。(4)以Delta Linda平台为依托,证明线性频域方法相较于时域方法的优势。航海模拟器中运动模型时域解算方法相较于频域解算方法有较差的稳定性,频域分析船舶摇荡运动方法理论依据较强,模型解算思路较为清晰,对硬件的要求也不是很高。(5)通过利用人工修减算法对摇荡运动求解结果进行人为处理,以解决船舶视景系统中的画面跳变现象这一问题,并为航海模拟器的进一步发展奠定了基础。