超大型油船(VLCC)是目前原油运输的主力船型,其惯性巨大,受风偏转异常。在港内水域操船时,船舶运动速度无法维持舵效,很难靠自力操船进港安全靠泊,拖轮协助靠泊必不可少。尤其,当顺流进港、航道走向与泊位方向交角较大和某些安全性能要求高的港口且泊位水域狭窄情况下,船舶需要掉头靠泊,此时拖轮的作用更加明显。本文在参考国内外研究资料的基础上,对拖轮协助VLCC掉头靠泊操纵进行研究,考虑了VLCC受风偏转特性,利用MMG思想建立了一个较为精确、完整的超大型油轮数学模型。通过分析拖轮与大船之间的作用关系和拖轮随大船运动时拖轮桨的工作象限,给出了拖轮力的计算模型。然后利用MATLAB语言编写了港内拖轮协助超大型油轮操纵数学模型的仿真计算程序,对超大型油轮在浅水、无风流的海况下的旋回性能进行仿真,通过与实船试验结果的比较验证了所建模型的准确性。为了研究满载VLCC掉头靠泊操纵运动规律,本文在已建立的模型基础上,在浅水不同风、流条件作用下,对满载VLCC余速控制、掉头及平移抵泊过程进行仿真研究,并定量和定性分析其操纵要点。得出了满载VLCC受风偏转特性,控制余速的方法和合理的余速大小；得出掉头时余速大小对掉头所需水域和时间的影响,风、流对掉头过程的影响；平移抵泊时如何控制船舶偏转。最后对满载VLCC在风、流合作用下拖轮协助掉头靠泊操纵实例进行探讨,并给出整个靠泊过程的操纵措施和运动参数变化情况。本课题的研究结果可以使驾引人员更好地了解VLCC的操纵特性,在实际生产中涉及到VLCC掉头靠泊操纵时具有一定的指导意义,同时对设计30万吨级油轮码头和通航安全评估也有参考价值,为航海模拟器的开发提供一定的理论基础。