船舶在海上航行时,有时会发生人员落水的事件。船舶驾驶员一旦发现这种情况,就要紧急操纵船舶,对落水人员进行救助。为了提高搜救效率,IMO A.601决议要求船舶定期进行人员落水的操纵试验,并推荐4种船舶旋回方案,其中Williamson旋回是最常用的方案,本文称其为“经典”Williamson旋回。在超大型油轮工作的船长发现,操纵“经典”Williamson旋回对落水人员进行救助时,船舶会偏离初始航线较远的距离而导致搜救失败。因而有必要对超大型油轮这一异常操纵现象进行深入的研究,对“经典”Williamson旋回进行相应的修改,使其适用于超大型油轮。本文通过超大型油轮的船舶运动数学模型来研究其操纵性。模型采用理论比较成熟的分离型船舶运动数学模型。为了保证其精度,本文分别用普通货轮和超大型油轮的实船试验与该模型的仿真结果对比验证。同时在该模型上加入风力、浪力和流力干扰,使船舶运动仿真更能符合航海实际。考虑到传统风力干扰模型的不利因素,本文采用风力干扰简化仿真模型。此外,在本课题的研究中,建立了基于特征模型的船舶运动数学模型对船舶的操纵性进行研究。本文在MATLAB的平台上,编写了船舶Williamson旋回操纵程序,分别对万吨级普通货轮和超大型油轮Williamson旋回进行系统的研究。通过仿真实验发现,按照“经典”Williamson旋回操纵船舶,普通万吨级货轮能够回到初始的航线上,超大型油轮会偏离初始航线较远的距离。本文通过超大型油轮Williamson旋回仿真的分析研究,指出“经典”Williamson旋回的不足之处,对其进行了修改。超大型油轮按照修改后的Williamson旋回进行操纵,能够回到初始航线上,对超大型油轮进行人员落水的救助具有重要的指导意义。