伴随世界经济和国际贸易的快速发展,海上货物运输量在全球整个运输系统中所占份额不断增大,与此同时,为降低运输成本,船舶日趋向大型化方向发展。随着大型船舶数量的增多,不但改变船舶港内操纵性能,而且对船舶的安全靠离泊造成很大影响。相对大型船舶船宽大、吃水深的特点,港口内一般水深相对较浅、宽度受限。同时港内操船水域面积不足,往往无法达到自力操船最低标准的要求,给船舶安全靠泊带来隐患。同时,随着船舶货物运送周期的逐渐缩短,进出港口的船舶数量不断上升,从而使得港内船舶靠离泊操纵日益频繁,各个港口内的船舶通航密度相对提高,进而影响了船舶进出港和靠离泊安全性。由于大型船舶本身操纵特点和港内船舶操纵存在困难的情况,为了更加安全和有效地完成大型船舶的靠泊过程,大型船舶在靠泊过程中对拖轮、侧推器等的使用要求不断提高,而拖轮作为大型船舶港内操纵和靠泊过程中不可或缺的工具,所起作用日益显著,因而,综合分析大型船舶港内操纵和靠泊性能,仿真研究大型船舶在拖轮作用下的进港靠泊过程显得尤为重要。本文吸收MMG船舶运动模型思想,在前人研究的基础上建立了大型船舶港内运动数学模型；采用了龙格—库塔算法求解了浅水、低速情况下的大型船舶港内运动方程,通过定量计算,给出大型船舶在港内低速、浅水域的运动特性。在此基础上研究拖轮与大船间相互作用关系,建立拖轮港内协助大型船舶靠泊操纵数学模型。仿真研究了大型船舶的减速停船冲程,得到了不同初始航速和不同主机工况下的速度—冲程曲线,在实际操纵过程中,船舶驾引人员可查询该曲线确定船舶实时船速是否安全。对风、流等外界条件影响下的大型船舶抵泊运动特性进行了研究,综合运用车、舵及拖轮,在预设的典型风流条件下,实现了对大型船舶的抵泊操纵、转首操纵、入泊操纵的仿真计算,提出操纵要领,为船舶驾引人员实际靠泊提供了参考依据,同时为开展港口、航道安全评估工作提供了参考数据。