船舶在海上作机动航行时,在操纵运动的基础上实时伴随着摇荡运动,然而人们至今一直沿用着船舶操纵运动与摇荡运动分开单列研究的传统做法,其结果不能真实反映船舶在海上机动航行的实际运动状态。本文开展操纵-摇荡耦合运动仿真技术研究,试图模拟并反映船舶在海上机动航行时的实际运动。依据船舶运动的动力学基本原理,应用船舶操纵运动分离建模思想,考虑了船舶在横摇、纵摇、垂荡及摇首上水动力的非线性和耦合作用,简化了水动力的表达式,建立了波浪中船舶六自由度操纵/摇荡耦合运动仿真模型。基于傅汝德-克雷洛夫假设,将船舶近似为箱型船,建立了规则波浪对船舶六自由度运动的主干扰力和漂移力数学模型,并将该数学模型推广至不规则波浪对船舶的作用力。将波浪的主干扰力(矩)、波浪漂移力、螺旋桨推力及舵力作为外力的一部分,叠加到船舶六自由运动数学模型中,开发了某大型船舶在波浪作用下的六自由度操纵/摇荡耦合运动实时仿真模拟系统;经过对不同舵角、不同波高、不同浪向等工况的试算,得出了不同工况下某船的操舵响应回转运动轨迹,回转过程中的横摇、纵摇和升沉运动以及波浪力的时间历程曲线。计算结果与国外该船的设计资料相符,验证了所建立的六自由运动数学模型和波浪力数学模型的合理性以及所开发仿真系统的可靠性,具有工程实用价值。