船舶操縱性總結(jié)

1、 2010年度操縱性總結(jié)船舶操縱性含義 船舶操縱性是指船舶借助其控制裝置來改變或保持其運(yùn)動速率、 姿態(tài)和方向的性能。良好的操縱性應(yīng)具備哪些特性 具有良好操縱性的船舶，能夠根據(jù)駕駛者的要求，既能方便、穩(wěn) 定地保持航向、航速，又能迅速地改變航向、航速，準(zhǔn)確地執(zhí)行各種 機(jī)動任務(wù)。3.4. 分析操舵后船舶在水平面運(yùn)動特點(diǎn)。船的重心 G 做變速曲線運(yùn)動，同時船又繞重心 G 做變角速度轉(zhuǎn)動， 船的縱中剖面與航速之間有漂角。5. 漂角 的特性（隨時間和沿船長的變化） 。 船長：船尾處的速度和漂角為最大， 向船首逐漸減小， 至樞心 P 點(diǎn)處 速度為最小且漂角減小至零， 再向首則漂角和速度又逐漸增大， 但漂 角

2、變?yōu)樨?fù)值。6.7. 作用在在船上的水動力是如何劃分的。 船在實(shí)際流體中作非定常運(yùn)動時所受的水動力，分為由于慣性引 起的慣性類水動力和由于粘性引起的非慣性類水動力兩類來考慮， 并忽略其相互影響8.9. 線性水動力導(dǎo)數(shù)的物理意義和幾何意義。 物理意義：各線性水動力導(dǎo)數(shù)表示船舶在以 u=u0 運(yùn)動的情況下，保 持其它運(yùn)動參數(shù)都不變， 只改變某一個運(yùn)動參數(shù)所引起船體所受水動 力的改變與此運(yùn)動參數(shù)的比值。幾何意義：各線性水動力導(dǎo)數(shù)表示相應(yīng)于某一變化參數(shù)的受力（矩） 曲線在原點(diǎn)處的斜率。10.常見線性水動力導(dǎo)數(shù)的特點(diǎn)。位置導(dǎo)數(shù)： （Yv，Nv）船以 u和v做直線運(yùn)動，有一漂角 -，船首部 和尾部所受橫向力

3、方向相同， 都是負(fù)的，所以合力 Yv 是較大的負(fù)值。 而首尾部產(chǎn)生的橫向力對 z 軸的力矩方向相反， 由于粘性的影響， 使 尾部的橫向力減小，所以 Nv 為不大的負(fù)值。所以， Yv0, Nv0時， Y（） 0， N（） 0，N0。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)數(shù)： （Yr ，Nr） 總橫向力 Yr 數(shù)值很小， 方向不定。Nr 數(shù)值較大， 方向?yàn)樽柚勾稗D(zhuǎn)動。所以， Nr0。11.12.13.一階K、T 方程及 K、T 含義，可應(yīng)用什么操縱性試驗(yàn)測得。 在操舵不是很頻繁的情況下，船舶的首搖響應(yīng)線性方程式可近似的用一階 K、T 方程來代替。一階 K、 T 方程的使用條件是船有較好 的穩(wěn)定性，舵角小，且操舵的頻率較低。 K

4、：回轉(zhuǎn)性指數(shù)，為單位舵 角下的回轉(zhuǎn)角速度。 T：應(yīng)舵指數(shù)，表示轉(zhuǎn)首對操舵響應(yīng)的快慢。 K ， T 可應(yīng)用 Z 形操縱試驗(yàn)測的。畫圖說明船舶在作直線航行時（舵角 =0），若受到某種擾動后， 其重心運(yùn)動軌跡的四種可能情況， 并說明三種穩(wěn)定性之間的關(guān)系。船舶受擾動后，船舶的最后運(yùn)動平衡狀態(tài)與初始運(yùn)動方向相同， 且運(yùn)動軌跡間無偏離的勻速直線運(yùn)動，稱船舶具有位置穩(wěn)定性。船舶受擾動后，船舶的最后運(yùn)動平衡狀態(tài)仍為勻速直線運(yùn)動，且 運(yùn)動方向與初始運(yùn)動方向相同，但與初始運(yùn)動軌跡間存在一橫向 偏離。稱船舶具有方向穩(wěn)定性。船舶受擾動后，船舶的最后運(yùn)動平衡狀態(tài)仍為勻速直線運(yùn)動，但 運(yùn)動方向與初始運(yùn)動方向不同，只是從一

5、種直線運(yùn)動回復(fù)到另一 種直線運(yùn)動。稱船舶具有直線穩(wěn)定性。船舶受擾動后，在各種非線性因素作用下，船舶最終進(jìn)入回轉(zhuǎn)運(yùn) 動。這時，稱原直線勻速運(yùn)動是沒有穩(wěn)定性的。三種穩(wěn)定性間的關(guān)系： 1. 具有位置穩(wěn)定性的船一定同時具有方向穩(wěn)定 性和直線穩(wěn)定性； 2. 具有方向穩(wěn)定性的船一定同時具有直線穩(wěn)定性；不具有直線穩(wěn)定性的船也一定不具有方向穩(wěn)定性和位置穩(wěn)定性。影響穩(wěn)定性的因素有哪些？ 船型，舵（舵效），船尾部、首部在縱中剖面上的投影面積，縱傾。船舶回轉(zhuǎn)過程的三個階段及船舶在各個過程運(yùn)動特點(diǎn)（速度、加速度信息）轉(zhuǎn)舵階段：從開始轉(zhuǎn)舵起到舵轉(zhuǎn)至規(guī)定舵角止為轉(zhuǎn)舵階段。在這 一階段，隨著舵的轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生由舵角引起的側(cè)向力

6、和力矩。但由 于轉(zhuǎn)舵階段時間很短，且船體本身的慣性很大，使在該階段來不 及產(chǎn)生明顯的側(cè)向速度和回轉(zhuǎn)角速度，船幾乎按原航線運(yùn)動。但 會產(chǎn)生側(cè)向加速度和回轉(zhuǎn)角加速度。發(fā)展階段：從轉(zhuǎn)舵結(jié)束起到船舶進(jìn)入定?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動前為止為發(fā)展 階段。由轉(zhuǎn)舵階段產(chǎn)生的側(cè)向加速度和回轉(zhuǎn)角加速度隨時間的推 移，很快表現(xiàn)出明顯的側(cè)向速度和回轉(zhuǎn)角速度。由于作用在船上 的水動力和力矩是隨時間變化的，所以船的航速、漂角、角速度、 回轉(zhuǎn)曲線的曲率半徑以及橫向加速度和回轉(zhuǎn)角加速度都是隨時間 變化的，船作非定常運(yùn)動。定常階段：當(dāng)諸力矩平衡，船的角加速度為零，角速度保持常值 不變，漂角和航速也逐漸達(dá)到常值，船的運(yùn)動就進(jìn)入了定常階段。 在該

7、階段，作用在船上的水動力矩平衡、而水動力沿軌跡法線方 向保持常值不隨時間改變， 船的航速 V、漂角、角速度 r 皆不隨 時間改變，船作定常運(yùn)動。船的重心 G 作勻速圓周運(yùn)動，同時船 又繞重心作勻角速度轉(zhuǎn)動。船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動主要特征參數(shù)。定?；剞D(zhuǎn)直徑 Ds：定常回轉(zhuǎn)圓的直徑， 為最常用的回轉(zhuǎn)特征參數(shù)， 通常以相對回轉(zhuǎn)直徑 Ds/L 來表示。戰(zhàn)術(shù)直徑 Dt ：船回轉(zhuǎn) 180時，其重心距初始直線航線的距離。一般來說 Dt=（ 0.91.2） Ds.縱距 Ad ：自轉(zhuǎn)舵開始至首向改變 90時，船重心沿初始直航線前 進(jìn)的距離。正橫距 Tr：船回轉(zhuǎn) 90時，重心至初始直航線的距離。反橫距 K ：船重心離開初始

8、直航線向回轉(zhuǎn)相反的方向橫移的最大 距離。定?；剞D(zhuǎn)航速 Vs，漂角s、橫傾角 s。回轉(zhuǎn)周期 T：從轉(zhuǎn)舵起至回轉(zhuǎn) 360所經(jīng)歷的時間。影 響定常回轉(zhuǎn)直徑的 5 個因素是什么？ 1.船型2.縱傾3.舵4.航速 5.回轉(zhuǎn)中的橫傾角推導(dǎo)船舶定?；剞D(zhuǎn)時橫傾角的確定公式。按照操舵規(guī)律由線性響應(yīng)方程求解舶的回轉(zhuǎn)角速度和艏向角。拘束模型試驗(yàn)一般包括哪幾種？斜航試驗(yàn)（ ORT），旋臂試驗(yàn) （RAT） ，平面運(yùn)動機(jī)構(gòu)試驗(yàn) PMM了解斜航驗(yàn)原理、方法，清楚斜航試驗(yàn)可測得哪些水動力導(dǎo)數(shù)。 可求得漂角和舵角的位置導(dǎo)數(shù)。了解旋臂試驗(yàn)原理、方法，清楚旋臂試驗(yàn)可測得哪些水動力導(dǎo)數(shù)。 可求得個回轉(zhuǎn)導(dǎo)數(shù)，高階導(dǎo)數(shù)，交叉耦合導(dǎo)數(shù)。了

9、解平面運(yùn)動機(jī)構(gòu)驗(yàn)原理、方法，清楚平面運(yùn)動機(jī)構(gòu)驗(yàn)可測得哪 些水動力導(dǎo)數(shù)。可求得船的加速度導(dǎo)數(shù)和速度導(dǎo)數(shù)（位置導(dǎo)數(shù)，線加速度導(dǎo)數(shù)，旋轉(zhuǎn) 導(dǎo)數(shù)，角加速度導(dǎo)數(shù)） ?？疾齑盎剞D(zhuǎn)性能的回轉(zhuǎn)試驗(yàn)過程方法及相關(guān)主要特征參數(shù)。1. 試驗(yàn)過程：a. 船在預(yù)定航向上穩(wěn)速直航 2min3min。b. 發(fā)出操舵令，以最快速度操舵至規(guī)定舵角。 c. 保持此舵角，直至船首向改變 450。d.以相同程序反向操舵重復(fù)上述 ab 的試驗(yàn)。2. 主要特征參數(shù)：船的重心軌跡，戰(zhàn)術(shù)直徑，定?；剞D(zhuǎn)直徑，縱距， 橫距，靜橫傾角，動橫傾角，回轉(zhuǎn)周期，定?；剞D(zhuǎn)角速度，定常 回轉(zhuǎn)航速。Z 形試驗(yàn)的試驗(yàn)方法及可以測得哪些操縱性參數(shù)。1.試驗(yàn)方法

10、： a. 船在預(yù)定航向上穩(wěn)速直航 2min3min。 b.快速操右舵 15，穩(wěn)住舵角。c.當(dāng)首向角達(dá)到右 15，快速反向操舵至左舵 15， 穩(wěn)住舵角。 d. 當(dāng)首向角達(dá)偏離初始首向角左 15時，快速操舵至右 15，穩(wěn)住舵角。 e. 當(dāng)首向角再次達(dá)偏離初始首向角右 15時，快 速操舵至左 15，穩(wěn)住舵角。 f. 當(dāng)首向角向左達(dá)初始首向角時，快 速操舵回中，至此，一次試驗(yàn)結(jié)束。2.可以測得的操縱性參數(shù)：試驗(yàn)可得首向角和舵角隨時間變化的曲 線。從曲線中可測的初轉(zhuǎn)期，轉(zhuǎn)首滯后，平均變向角速度，超越時 間，超越角，周期，平均轉(zhuǎn)首強(qiáng)度。最終得到回轉(zhuǎn)指數(shù) K ，應(yīng)舵指 數(shù) T 。慣性水動力導(dǎo)數(shù)的推導(dǎo)29.擾動微分方程分析及穩(wěn)定條件。改善船舶穩(wěn)定性的方法。1. 船型瘦長，穩(wěn)定性好。改變方形系數(shù)，長寬比，長吃水比等使其船 型瘦長。 2. 增大尾部縱中剖面投影面積（減少首部縱中剖面投影面 積）。3. 使船向尾縱傾。 4. 提高舵效?；剞D(zhuǎn)性、航向穩(wěn)定性、機(jī)動性的含義。 回轉(zhuǎn)性：指操舵使船舶做圓弧運(yùn)動的性能。 航向穩(wěn)定性：指受擾船舶， 在外