船舶在波浪中航行时的安全操纵

关于船舶在波浪中航行的纯稳性丧失，国内外学者进行了大量的研究，文献[1]、[2]采用波浪中船舶瞬时湿表面的计算方法，得出了稳性变化与波浪要素之间的相互关系；文献[3]、[4]通过船舶操纵运动方程，运用流体动力学理论，将波浪运动的影响引人操纵方程，并对船舶稳性的影响进行了模拟计算。对于船舶驾驶员来说，仅从静态上了解衡量船舶稳性是否满足稳性规范的要求是不够的，更重要的是要从动力学的角度出发，了解和掌握在恶劣的天气条件下，船舶在波浪中的稳性变化规律，保证船舶以适应于稳性要求的姿态正确航

行。

1 稳性变化的原因分析

根据文献[5]，船舶在波浪中航行时，由于船体浸水体积的变化，使得正浮时的浮心B移至B*。根据静力学理论，对于横倾θ度的船舶，波浪中的复原力臂GZ*值与静水中的复原

力臂GZ值之间的差值可由式（1）确定。

ΔGZ=（B*R-BR）-BB*Sinθ（1）

由式（1）可以看出，船舶在波浪中的稳性变化是由于形状稳性和浮心位置的变化所引起

的。

为了具体地表现这种内在的关系，把GZ改写为表示动稳性的稳性高度GM，有：

GM=I/V-BG（2）

式（2）中，I为水线面的惯性矩，V为船舶水下排水体积，BG为船舶浮心至船舶重心的垂直距离。由于波浪的影响，船舶的排水体积变为V+ΔV，水线面的惯性矩变为I+ΔI，浮心由B移至B*，则GM的变化GM+ΔGM可近似地表示为：

GM+ΔGM=I/V（1+ΔI/I-ΔV/V）-B*G（3）

利用BM=I/V的关系，GM的变化量ΔGM可按下式求得：

ΔGM=BM（ΔI/I-ΔV/V）-BB* （4）

通过式（4）可以看出，导致船舶在波浪中的稳性变化是由于船舶的排水体积和水线面惯性矩的变化以及浮心位置的移动而引起的。第一项为舷侧外漂和船体浸水体积变化引起的BM的变化量表示由注心上下移动引起的变化量。

2 稳性变化与海浪之间的关系

防止船舶因稳性丧失而导致倾覆，是船舶驾驶员最为关心的问题。IMO亦已通过《在随浪和尾随浪情况下避免危险局面的指南》，其目的在于给船长在随浪和尾随浪航行时提供避免危险局面的建议。对于驾驶员来说，了解船舶姿态与波浪之间相互位置关系而导致船舶稳性的变化，从而采取和选择安全的操船方案有着重要的意义。

2.1 波长与船长比（λ/L）对稳性的影响

稳性变化主要是浮在波面上的船体的水线面惯性矩I的增减引起的，并与波浪的大小和船舶的尺度有关。图l给出了在波高H固定不变，波长与船长比（λ/L）变化、以及波浪位

于船舶各种相对位置时的GZ曲线。

从图1可以看出，当船中位于波谷（ξG/λ=0）时，由于船体前后部的水线面惯性矩与静水中相比，其数值是增加的，因而船舶的稳性也是增加的；当船中位于波峰（ξG/λ=0.5）时，由于水线面的惯性矩减少了，故船舶的稳性也随之减小。另外，从图1还可以看出，这种由船体前后部水线面惯性矩的增减引起的稳性变化，当波长等于船长时，其稳性变化量最大，随着波长的增加，其稳性变化量有减少的趋向。

2.2 波高与波长比（H/λ）对稳性的影响

图2是在波长与船长比（λ/L=1）固定不变时，让波高与波长比（H/λ）分别为1/80、1/40和1/20，探讨波高对稳性变化所产生的影响。从图2可以看出，由于水线面的惯性矩与波高的平方成正比，因而，当船中位于波谷时，波高越高，稳性的增加就越大；当船中位于波峰时，波高越高，稳性的减少就越大。对于船中位于波浪的上升波面或下降波面时，船舶的稳性与静水中的稳性大体一致，没有太大的变化。

2.3 波与船的波舷角（Ψ）对稳性的影响

当船舶与波浪形成波舷角时，造成了左右舷船侧波的非对称性，使得垂直于水面的浮力和平行于水面的横向力均作用于船体的浸水部分，故而对船舶的稳性影响较大。图3给出了λ/L=1、H/λ=l/20，波舷角φ分别为0?、30?、60?、90?时，船舶稳性的变化规律。

从图3可以看到，波舷角φ对船舶稳性的影响是很大的，其总体趋势是，波舷角φ越大，船舶的复原力矩越大，稳性也越好。同时要注意到，当船中位于波谷时，随着波舷角φ的增加，船舶稳性有下降的趋向；当船中位于波峰时，随着波舷角功的增加，船舶稳性有增加的趋向。但相比与静水中，随着波舷角的增加，稳性都有明显改善的趋向。

2.4 波浪对动稳性的影响

在研究船舶大倾角稳性时，静稳性曲线下所包含的面积（即动稳性）也是要考察的重点内容，它表明船舶在静水中航行时抵抗外界最小倾覆力矩的能力。当船舶在波浪中航行时，波长与船长比（λ/L）、波高与波长比（H/λ）、波与船的波舷角（φ）、以及波浪与船舶的相对位置（ξG/λ）等对动稳性都有较大的影响。图4是将波长与船长比（λ/L）作为参数，并设波与船的波舷角（φ）分别为0?、30?、60?时，波浪与船舶的相对位置（ξG/λ）对动稳性的影响。由船舶在各个波面的动稳性与静水中的动稳性之比（E（动）/E（静）），可以得出船舶在各个波面上的动稳性是增加的，还是减少的，其增加的幅度是大还是小，如果E（动）/E（静）数值很小，则表明船舶在此区域内容易倾覆。

从图4可以看出，若波长与船长比（λ/L）大，且波与船的波舷角（φ）亦大，则船舶在倾覆前的动稳性E（动）亦大；当λ/L=1时，波浪与船舶的相对位置（ξG/λ）在0.4

至0.6这一范围内，E（动）/E（静）数值变得很小，故处于这一范围内的船舶容易倾覆。

3 船舶在波浪中航行时操纵方案的选择

从以上分析可得出如下结论。

1. 当波长等于船长时，船舶稳性的变化量最大，且船中位于波谷时，稳、性变好，

船中位于波峰时，稳性变差；随着波长的增加，其稳性变化量有变小的趋势。

2. 波高越高，对于船中位于波谷时，稳性大幅度增加；相反，当船中位于波峰时，

稳性显著减少。

3. 波舷角对于船舶的稳性影响较大，对于波长等于船长时，波舷角越大，船舶的复

原力矩就越大，稳性也越好。

4. 波与船的相对位置在0.4~0.6的范围内，船舶的动稳性变得最小，故在这一范围

内船舶最容易发生倾覆。

为保证船舶在波浪中安全航行，要慎重地选择操纵方案。

1. 尽可能地避免波峰处于船中位附近当船中位处于波峰时，所有因素对稳性的影响都是不利的，不仅纯稳性丧失较多，且动稳性同时也变差，使得船舶抵抗外力矩的能力明显

减弱，容易造成船舶的倾覆。

2. 合理地选择航向

选择适宜的航向，就是避免船舶进入危险区域。

改变航向（波舷角），一方面可以改变波浪的遭遇周期，避免谐振运动；另一方面，波舷角的增大，船舶稳性有变好的趋向。理论上讲，船舶正横受浪，其稳性的保持处于最佳状

态。

3. 谨慎用舵

船舶用舵，相当于施加外力矩，会造成船舶先外倾后内倾的现象，因此要竭力避免舵力矩与波浪力矩的迭加，使船舶遭受更大的外力矩的作用。如果确需用舵，一方面要选择海面相对平静的时段；另一方面要观察船舶的横倾状态，选择在船舶向另一舷回摇的时段，这样可使舵力矩与波浪力矩相互抵消一部分，保证船舶具有足够的抵抗能力。

另外，船舶在出航时保证具有足够的稳性，在航行过程中合理地使用油水，保证货物绑扎牢固，保持合理的航速等，对船舶的航行安全都有非常重要的影响。

4 结语

船舶在波浪中的航行安全一直是航运界最为关心的问题，它涉及的面也是非常广泛的。本文仅从波浪中航行稳性变化的一个方面进行了讨论，并就操纵方案的选择提出建议。随着科学技术的发展，人们对波浪中的航行安全将会有更多的研究。

71.6m开底泥驳波浪载荷计算报告

（附件） 71.6m开底泥驳波浪载荷计算报告 2015年12月

1、概述本船为沿海航区开底泥驳。根据中国船级社2015版《国内航行海船建造规范》（以下称《规范》）第二篇第二章2.2.1.2节的规定，由于该船的主尺度比不符合《规范》波浪载荷计算的适用条件，故本计算书按照2.2.9节的要求，对波浪载荷应采用直接计算方法确定。 2、船舶主要参数总长LＯＡ71.60 m 设计水线长L WL69.19 m 垂线间长L PP67.60 m 型宽 B 15.60 m 型深 D 5.00 m 设计吃水 d 3.70 m 3、计算依据的图纸资料本计算所依据的图纸有关图纸资料如下：序号图纸名称 1 总布置图 2 线型图 3 各种装载情况及完整稳性计算书 4 横剖面结构图 5基本结构图 4、计算模型 4.1 水动力模型采用基于三维绕射-辐射及Morison理论为基础的WADAM程序，因此要建立水动力面元模型。本计算书在Patran-Pre中建立水动力模型，采用右手直角坐标系，原点位于FR0、基线和中纵剖线的交点处，x轴沿船长指向船首为正方向，y轴沿船宽指向左舷为正方向，z轴向上为正方向，水动力模型见图4.1～图4-2：

图4-1 Patran-Pre环境下的Panel模型图4-2 SESAM-HYDRO环境下的Panel模型 4.2 质量模型质量模型对船舶波浪载荷计算的精度至关重要，质量模型和实船的重量重心差别越小，波浪载荷计算精度就越高。为此，需要实际统计全船各部分质量并按静力等效原则得到全船质量沿船长方向的分布。本计算书采用质量点和零质量棒的形式，在Patran-Pre中建立质量模型。零质量棒上两端点的间距为横摇惯性半径的两倍，质量模型见图4-3。

船舶航行态势对操纵的影响

船舶航行态势对操纵的影响遵守《国际海上避碰规则》及相关规定，运用良好的船艺操纵船舶是每一位驾引人员必须具备的基本要求，保持一个良好的船舶航行态势是对船舶安全操纵的有力保证。因此，我们首先要理解船舶态势的概念及对船舶操纵的影响，掌握它们的相互关系；其次以理论分析的方法，正确判断、理解航行态势，提高船舶操纵的水平；在实际中通过对船舶态势和当时环境条件的掌握。采取适合当时环境和情况的操纵方法，灵活运用本船车舵锚缆、侧推器，外界风流和拖轮等内外部条件，熟练运用助航设备。做到顺势而为，依势而作，安全操纵船舶。同时操作中留有足够安全余地，有适合当时情况的应急预案，做到及时及早的发现问题并采取相应措施，以策安全。本文就如何判断船舶的航行态势，采取适合当时环境情况的船舶操纵方法，以达到船舶安全便利的操纵作些探讨。一、船舶态势的概念及与船舶操纵的关系船舶态势即为船舶在客观环境下受到各种内外力影响而形成的船舶实际运动趋势及状态，以及后续可能包含着的变化。由于船舶周围环境的复杂性，在实际操纵中，我们常以相对运动趋势来描述在某一水域或航道，本船与其他船舶、码头及设施、浅滩、障碍物等各种动态或静态参照物的相对运动关系。这种运动包含船舶自身的纵向、横移和偏转等多种运动关系的方位和距离的综合变化。在靠离泊过程中包含着船舶自身的纵向、横移速度变化及船舶首尾偏转的快慢等。在风流、水深等影响下，船舶之间的相互避让、进出港口的狭水道航行、锚泊、靠离码头、系解浮筒、进出船坞等的船舶操纵，拖轮、车舵锚缆、侧推器的配合使用等都要受到船舶航行态势的影响。因此，在船舶操纵过程中，掌握航行态势对于船舶操纵有着重要的作用，正确判断船舶态势有利于船舶的操纵，对船舶态势的熟练掌握是确保船舶安全稳当和便利的操纵的一个关键因素。二、如何分析、判断与掌握船舶航行态势及对操纵的影响在船舶操纵过程中，要充分认识到掌握船舶航行态势的复杂性、困难性。由于对船舶态势判断不明，船舶周围环境对航行态势造成的影响估计不足，如航行在狭窄弯曲航道受风流影响对船舶横移的判断疏漏，靠离泊时船舶首尾偏转的速率不同产生的危险不自知，航行中安全速度的不掌握及对周围船舶或物标的了望疏忽等造成的事故比比皆是。其中许多原因是驾引人员对当时航行态势不明确、有危险而不自知造成的，以致临时措手不及而产生事故和险情。如何分析，判断，理解与掌握船舶航行态势及对船舶操纵的影响，可分以下几个方面： 1．船位的重要性及与船舶态势的关系保证船舶安全航行与操纵，首先必须理解船位的含义。船位主要有三层含义：①船舶当时所，处的位置； ②船舶行驶的航速与航迹向；③船舶距其他船舶、岸、浮标、浅滩和障碍物等的距离。船舶态势不仅包含着船位，还包含着船位的运动趋势变化。因此，保证船位适宜，才是确保船舶安全操纵的前提。由于船位受周围环境的影响和各种内外条件的随时变化。存在许多不确定因素，所以每一位驾引人员在船舶操纵过程中首先必须对自己的船位有一个确切的认识。只有掌握了船位的变化，也就把握了航行态势，才有利于船舶的安全操纵。 2．分析、判断、掌握船舶航行态势，就要掌握船性、水性、人性

船舶结构可靠性分析

大连海洋大学船舶结构可靠性分析Analysis of the reliability of the ship structure 船舶结构可靠性分析研究综述研究领域：船舶与海洋工程（专硕）姓名：邓英杰学号： 2015085223012

船舶结构可靠性分析研究综述摘要：结构可靠性理论是60年代后才发展起来的一门新兴学科，作为结构强度理论与计算结构力学的一个新分支，具有工程实践和船舶安全评价的重大意义。本文就船舶结构可靠性分析近代的发展做了总结性的综述，从载荷、承载能力、可靠性分析方法三个角度出发，并对其今后的研究方向提出了建议。关键词：船舶结构；可靠性；船舶安全评价；分析方法 1 前言传统的船舶结构强度计算方法采用的是确定性方法，将船体载荷和材料力学特性等诸多因素都看做是确定性的单值量，这与实际不符，传统的确定性设计已不能满足现代船舶发展的需求，而采用概率统计的方法相比之下更为合理，进而诞生了船舶结构可靠性分析这一学科。 1969年，挪威学者Nordenstrom【1】发表船舶结构分析里程碑的一篇文章，率先将波浪载荷和船舶总纵强度的承载能力看做是随机分布的变量，进而分析船体的失效概率。1972年，美国学者对船体总纵强度的概率模型进行了系统的专题研究，船舶结构可靠性分析理论得到了进一步的发展。上个世纪80年代中期，船舶可靠性分析方法已经建立了起来。目前，世界各大船级社都在制定以可靠性分析为基础的船舶结构设计规则。

2 载荷对于船舶结构，静水载荷和波浪载荷是两种主要的载荷形式。波浪载荷的理论计算是基于上个世纪50年代末的切片理论建立起来的。80年代后期，人们对波浪载荷的研究增加了许多新的内容。S.G.Stiansen【2】提出了波浪载荷的概率模型，研究了低频相应和高频效应的概率组合问题；美国学者 C.G.Soares 从当时的技术水平出发，提出了一个船舶波浪载荷效应的可靠性分析标准模式。该方法的创新性在于，在线性切片理论计算船体波浪弯矩的基础之上，将高频载荷以经验性影响因子的形式与低频波浪弯矩组合。在早期, 波浪载荷计算中应用的大多是线性理论。随着研究的深入和实践经验的增加, 波浪载荷的非线性性质引起了人们的关注。大量的实船测量和船模试验表明, 行驶在汹涛中的高速舰船, 由于船体的非直舷, 以及底部砰击、外张砰击和甲板上浪等因素的影响, 导致舰船的运动, 特别是波浪载荷呈明显的非线性。这时, 在规则波中的运动不再具有简谐性质, 中垂波浪弯矩幅值明显大于中拱时的幅值。加突出的是, 由于底部砰击和外张砰击, 使船体剖面内出现高频振动弯矩。这种弹性振动是一种瞬态响应, 在高海况下, 两者迭加而成的中垂合成弯矩幅值将远大于线性理论的计算结果。为了计算砰击振动弯矩，一种被称为“两步走”的方法被广泛使用，即先在刚体假设下计算船体运动和作用在其上的水动力，

船舶操纵与摇荡

船舶操纵与摇荡期末总复习考试题目类型： 1. 名词解释（5题） 2. 填空（10题左右，空不限） 3. 画图题（1~2题左右） 4. 简答题（5~6题左右） 5. 计算分析题（2题）考试内容（操纵性）：第一章绪论 1. 操纵性的定义？操纵性包括哪些方面的内容？答：所谓操纵性是指船舶按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能，即船舶能保持或改变航速、航向和位置的性能。船舶操纵性包括以下四方面内容： A、航向稳定性：它是指船舶在水平面内的运动受扰动而偏离平衡位置，当扰动完全消除后，保持原有航向运动的性能； B、回转性:它是指船舶应舵作圆弧运动的性能； C、转首性及跟从性：它是指船舶应舵转首及迅速进入新的稳定运动状态的性能。前者称为转首性，后者称为跟从性； D、停船性能：它是指船舶对惯性停船和倒车停船的响应性能。第2章船舶操纵 1、描述船舶运动的坐标系？什么是首向角、漂角以及航速角（定义及正负号）？答：为了描述船舶的运动，我们常采用一下两种右手坐标系:a、固定坐标系Oxyz，它是固定在地球表面的右手坐标系，其原点O可以任意选择，通常与t=0时船舶重心G的位置相一致。Xy平面位于静水面内，z轴垂直向下为正。b、运动坐标系Gxyz，它是以船舶重心位置G为原点而固定于船体上的直角坐标系。x、y和z轴分别是经过G的水线面、横剖面和中纵剖面的郊县，x轴向首为正，z轴向下为正。首向角：船舶的重心位置和船舶中纵剖面与x轴交角，称为首向角。由x轴转到中纵剖面顺时针为正。漂角：船舶重心处的速度矢量V与x轴正方向的交角称为漂角，规定由速度矢量转到x 轴顺时针方向为正。航速角：Xo轴到V的夹角，顺时针为正。 2、水动力导数（回答要全面）？水动力模型？水动力导数的物理意义（位置导数、旋转导数、角加速度导数以及舵导数，要求会分析其正负号）答：水动力导数: 水动力模型: 3. 船舶运动稳定性包含哪三部分？（直线、方向、位置，其相互之间的关系）答：直线稳定性：船舶受瞬时扰动后，最终能恢复直线航行状态，但航向发生变化；方向稳定性：船舶受扰后，新航线为与原航线平行的另一直线；位置稳定性：船舶受扰后，最终仍按原航线的延长线航行。显然，具有位置稳定性必同时具有方向和直线稳定性，具有方向稳定性必同时具有直线

船舶操纵性与耐波性总结

船舶操纵性：是指船舶按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能，即船舶能保持或改变其航速、航向和位置的能力。航向稳定性：表示船舶在水平面内的运动受扰动而偏离平衡状态，当扰动完全消除后能保持其原有平衡状态的性能。回转性：表示船舶在一定舵角作用下作圆弧运动的性能。转首性：表示船舶应舵转首并迅速进入新的稳定状态的性能. 运动稳定性与机动性制约：小舵角下的航向保持性、中舵角下的航向机动性、大舵角下的紧急规避性固定与运动坐标系的关系：漂角：速度V 与OX 轴正方向的夹角β。舵角：舵与OX 轴之间的夹角δ。舵速角：重心瞬时速度矢量与O 0X 0轴之间的夹角ψ0。线性水动力导数意义：船舶作匀速直线运动，在其他参数不变时，改变某一运动参数所引起的作用于船舶的水动力或矩对该参数的变化率。水动力导数：Xu= Yu= 通常可称对线速度分量u 的导数为线性速度导数．如：Xu 等。对横向速度分量v 的导数为位置导数，如：Yv 、Nv 等。对回转角速度r 的导数为旋转导数，如：Nr 、Yr 等。对各加速度分量和角加速度分量的导数为加速度导数Xu 。，对舵角δ的导数为控制导数，如：Y δ等。稳定性：对处于定常运动状态的物体(或系统)，若受到极小的外界干扰作用而偏离原定常运动状态；当干扰去除后，经过一定的过渡过程，看是否具有回复到原定常运动状态的能力。若能回复，则称原运动状态是稳定的。直线稳定性：船舶受到瞬时扰动以后，重心轨迹最终恢复成为一条直线,但航向发生了变化。方向稳定性：船舶受到的瞬时扰动消失以后，重心轨迹最终成为原航线平行的另一直线。位置稳定性：船舶受到瞬时扰动，当扰动消失以后，重心轨迹最终恢复成为与原来航线的延长线。稳定衡准数:C=-Y V (mx G u 1-N r )+N V （mu 1-Y r ）；C>0 表示船舶在水平面的运动具有直线稳定性；C<0 则不具有直线稳定性。影响航向稳定性的因素：(1)为改善其航向稳定性，应使Nr 、Yv 二者的负值增加，从C 的表达式可见，此二者之乘积的正值就越大，显然有利于改善稳定性。(2) Nv 对稳定性的影响较大。只要Nv 为正值，船舶就能保证航向稳定性 (3)若沿船纵向设置升力面(如鳍、舵等能产生升力的物体)，则将其加在首或尾部都能使Nr 的负值增加，但若加在首部会使Nv 增加负值，而加在尾部会使Nv 变正，故升力面设置在尾部可使Nr 负值增加的同时又使Nv 值变正，故对航向稳定性的贡献比设置在首部要大。与几何形体的关系：增加船长可使Nr 负值增加，增加船舶纵中剖面的侧面积可使Nr 、Yv 的负值增加，增加Nv 的有效方法是，增加纵中剖面尾部侧面积，可采用增大呆木，安装尾鳍，使船产生尾倾等。船舶回转性各参数：反横距：从船舶初始的直线航线至回转运动轨迹向反方向最大偏离处的距离为S1。正横距：从船舶初始直航线至船首转向90°时，船舶重心所在位置之间的距离为S2。该值越小，则回转性就越好。纵距：从转舵开始时刻船舶重心G 点所在的位置，至船首转向90°时船舶纵中剖面，沿原航行方向计量的距离S3。其值越大，表示船舶对初始时刻的操舵反应越迟钝战术直径：从船舶原来航线至船首转向180°时，船纵中剖面所在位置之间的距离DT 。其值越小，则回转性越好。定常回转直径：定常回转阶段船舶重心点圆形轨迹的直径D 进程R ′：自执行操舵点起至回转圈中心的纵向距离；R′=S3-D/2；它表示船舶对舵作用的应答性，R′越小则应答性越好回转过程的三个阶段：转舵阶段：指从开始转舵到舵转至规定角度δ0为止。运动特点：V 。 ≠0 ，r 。≠0 ，v=r=0；过渡阶段：指从转舵结束起到船舶进入定长回转运动为止。运动特点：V 。、r 。、V 、r 都不为零且随时间发生变化。定长回转阶段：当作用于船体的力和力矩相平衡时，船舶就以一定的侧向速度V 和回转角速度r 绕固定点作定长圆周运动。特点：V 。=r 。 =0，v 、r 为常数。枢心点P :船舶回转过程中，在船上还存在一个横向速度分量为零的点，称为枢心点p 。枢心点是船舶纵中线上唯一的漂角为零的点；枢心点仅仅是因为船舶转向而存在的；船舶加速时，枢心点会向船舶运动的方向移动。反操现象：是船舶不具有直线稳定性的一种特征，回转性与稳定性相矛盾。回转衡倾的原因：船舶回转过程中，船体上承受的侧向力其作用点高度各不相同，于是形成对ox 轴的倾侧力矩，产生回转横倾。野本模型：T r 。+r 。 =K δ 其中 K 、T 为操纵性指数。用参数K 评估回转能力。大K 意味着回转性能好。用参数T 评估直线运动稳定性、初始回转能力和航线改变能力。小T 意味着好的直线运动稳定性、初始回转能力和航线改变能力。K= T= 希望船舶有大K 、小T （但相互矛盾）。T 的单位是S ，K 的单位是S -1 转首性指数p ：表示操舵后，船舶行驶一倍船长时，由单位舵角引起的首相角改变量。诺宾指数：若平>0.3则转首性满足要求。与船体惯性回转阻尼舵的回转力矩相关。操纵性试验：分为模型试验和实船试验两种，模型试验又可分为自由自航模操纵性试验和约束模操纵性试验两种。船舶固有操纵性的试验方法:回转试验、回舵试验、零速启动回转试验、Z 试验、螺线与逆螺线试验、航向改变试验、制动试验和侧向推进装置试验。回转试验: 1首先在预定的航线上保持船舶直航和稳定航速。 2在开始回转前约一个船长的航程范围内，测量船舶的初始参数，如:航速u 、初始航向角、初始舵角、螺旋桨的初始转速n 0等。 3以尽可能大的转舵速度将舵操至规定舵角δ0并把定舵轮。随后开始测量船舶运动参数随时间的变化，包括船舶的轨迹、航速、横倾角及螺旋桨的转速等。 4待首向角改变540°时，即可结束试验。螺线试验：评价船舶的直线稳定性，在直航中给船舶以扰动，通过观察扰动去掉后船舶是否能够恢复直航来测定直线稳定性。 1.首先在预定航线上保持匀速直航，并在操舵前测出初始航速、舵角及螺旋桨转速。 2. 执行操舵，以尽可能快的速度将舵转至一舷规定的舵角(如右舷15°) 并保持舵角不变，使船进入回转运动，待回转角速度r 达到稳定值时，记录下r 和相应的舵角δ值。 3. 改变舵角值重复以上过程，测出定常r 值及相应δ值。舵角从右舷15°开始，并按下列次序改变:右15°→右10°→右5°→右3°→右1°→ 0°→左1°→左3°- 左5°→左10°→左15° Z 形操舵试验：测定船舶操舵响应的一种操纵性试验法。进行Z 形试验时，先使船以规定航速保持匀速直航，然后将舵转至右舷规定的舵角(如右舷10°) ，并保持之，则船即向右转向，当首向角达到某一规定的舵角值时(如右舷10°) 立即将舵向左转至与右舵角相等的左舵角(左舷10°) ，并保持之。当反向操舵后，船仍朝原方向继续转向，但向右转首角速度不断减小，直至消失。然后船舶应舵地再向左转向，当左转首向角与舵角值相同时，再向右操舵至前述之右舵角。该过程如此继续，到完成五次操舵为止。航向改变试验是研究船舶在中等舵角时的转向性能的一种较简易而实用的试验方法。回舵试验是船舶航向稳定性的定义试验。该试验方法实质为回转试验(或螺线试验)的延续操纵性船模试验中必须满足的相似条件：1使自航船模与实船保持几何形状相似；2通常保持无因次速度、加速度参数相等，即u/V 、v/V 、rL/V 等相等；3在水动力相似方面，只满足傅汝德数Fn 相等，保证二者重力相似。实际进行自航模试验时保持：船体几何形状相似；质量、重心位置及惯性矩相似；在决定模型尺度时要考虑临界雷诺数的要求；选择航速时满足傅汝德数相等；机动中保持舵角相等。船舶固有操纵性指标：直接的判据：它是由自由自航试验直接测定的参数；间接的判据：如野本的K 、T 指数，诺宾的P 指数操纵性衡准：1回转能力，由回转试验确定。船舶以左(右)350 舵角回转时，回转圈的纵距应

船舶操纵题库1

A类1600总吨以上二/三副操纵试题汇编第一章船舶操纵性能 1.1001( )船速越快,侧压力的变化_______. A.格外明显 B.相应减小 C.相应增大 D.无变化 1.1002( )船舶在水中航行时,船体所受的阻力,与下列中哪个因素无关? . A.船速 B.水的密度 C.水的压力 D.船壳表面的粗糙程度 1.1003( )一般来说,船在空载或压载情况下的最短冲程只有满载时的: A.40% B.80% C.60% D.70% 1.1004( )船用柴油机一般使用经济航速时的主机转速为额定转速的: A.0.4～0.5 B.0.5～0.6 C.0.6～0.7 D.0.8～0.9 1.1005( )港内速度一般为海上速度的: A.80%--90% B.60%---79% C.70%---80% D.港内海上相同 1.1006( )关于船舶“停住”,下列何者说法正确? A.轻载船的停住距离与重载船相同 B.当倒车的回流到达船首时可认为该船已停住 C.A和B都对 D.A和B都不对 1.1007( )船速加快时,侧压力的变化将: A.更加明显 B.相应减小 C.相应增大 D.与原来一样 1.1008( )一般货船的倒车冲程为船长的内倍? A.8---10 B.10---13 C.13---16 D.6---8 1.1009( )下列有关冲程的说法,哪项是不正确的?’ A.停车冲程式,速度越大,冲程越大 B.船舶排水量大,冲程相应也大 C.流对冲程有影响,而风不影响 D.浅水比深水冲程要小 1.1010( )通常“船速”可分为: 1.额定船速 2.海上船速 3.港内船速 4.倒车船速 A.1和2 B.2和3 C.1～4 D.1.2.3 1.1011( )与船舶操纵性能有关的船舶特点应包括: !.主机类型 2.螺旋桨的数量和类型 3.舵的类型和船体形状 A.1 .2 B.1.3 C.2.3 D.1.2.3

COMPASS-WALCS-BASIC波浪载荷中文电子版

COMPASS-WALCS-BASIC COMPASS-WALCS-BASIC ——软件简介 COMPASS-WALCS-BASIC是中国船级社与哈尔滨工程大学联合成立的COMPASS-WALCS波浪载荷计算软件协同创新开发团队推出三维波浪载荷计算软件，该软件是COMPASS-WALCS软件系统的基本模块，秉承哈尔滨工程大学前期十余年的研究成果，适用于三维无航速浮体及常规航速船舶的波浪载荷计算，为各种设计环境下海洋结构物的波浪载荷响应计算及设计值的确定提供依据。软件以三维线性频域势流理论为基础，将面元法和源汇分布法相结合求解三维浮体的辐射水动力系数和绕射力，进而通过浮体的六自由度运动方程获得浮体的运动响应。软件通过悬链线理论建立了锚链系统线性化恢复力刚度系数的求解方法，可以考虑系泊锚链对浮体运动和载荷的影响。软件可以计算和输出浮体上任意位置处的运动、加速度、剖面载荷和水动压力等运动与载荷分量的频率响应函数，并可针对给定的海况资料进行各运动与载荷分量的短期预报和长期预报，进而得到设计载荷值。此外，软件还具有与通用的大型有限元分析软件的计算接口，可以方便的生成用于结构分析的载荷施加文件。主要功能模块包括： 1）浮体外壳的参数化建模； 2）浮体的浮态自动计算和湿表面网格自动生成； 3）三维无航速频域格林函数计算； 4）大型稠密矩阵的迭代计算； 5）一阶速度势的求解； 6）浮体水动力系数和波浪激励力计算； 7）锚链系统线性化恢复力刚度系数矩阵的求解； 8）横摇阻尼的近似估算； 9）浮体运动、压力与剖面载荷响应函数计算； 10）运动及载荷的谱分析和长、短期预报； 11）有限元软件的加载文件输出； 12）计算结果的图表输出。 1

飞机的稳定性和操纵性

第三章飞机的稳定性和操纵性飞机的稳定性在飞行中，飞机会经常受到各种各样的扰动，如气流的波动、发动机工作不稳定、飞行员偶然触动驾驶杆等。这些扰动会使飞机偏离原来的平衡状态，而在偏离以后，飞机能否自动恢复原状，这就是有关飞机的稳定或不稳定的问题。飞机的稳定性是飞机本身的一种特性，与飞机的操纵性有密切的关系。例如，飞行员操纵杆、舵，需要用力的大小，飞机对杆、舵操纵的反应等，都与飞机的稳定性有关。因此，研究飞机的稳定性是研究飞机操纵性的基础。所谓飞机的稳定性，就是在飞行中，当飞机受微小扰动而偏离原来的平衡状态，并在扰动消失以后，不经驾驶员操纵，飞机能自动恢复原来平衡状态的特性。纵向稳定性飞机的纵向稳定性是指飞机绕横轴的稳定性。当飞机处于平衡飞行状态时，如果有一个小的外力干扰，使它的攻角变大或变小，飞机抬头或低头，绕横轴上下摇摆(也称为俯仰运动)。当外力消除后，驾驶员如果不操纵飞机，而靠飞机本身产生一个力矩，使它恢复到原来的平衡飞行状态，我们就说这架飞机是纵向稳定的。如果飞机不能靠自身恢复到原来的状态，就称为纵向不稳定的。如果它既不恢复，也不远离，总是上下摇摆，就称为纵向中立稳定的。飞机的纵向稳定性也称为俯仰稳定性。飞机的纵向稳定性由飞机重心在焦点之前来保证。影响飞机纵向稳定性的主要因素有飞机的水平尾翼和飞机的重心位置。下面，我们首先来看一下水平尾翼是如何影响飞机的纵向稳定性的。

当飞机以一定的攻角作稳定的飞行时，如果一阵风从下吹向机头，使飞机机翼的攻角增大，飞机抬头。阵风消失后，由于惯性的作用，飞机仍要沿原来的方向向前冲一段路程。这时由于水平尾翼的攻角也跟着增大，从而产生了一个低头力矩。飞机在这个低头力矩作用下，使机头下沉。经过短时间的上下摇摆，飞机就可恢复到原来的飞行状态。同样，如果阵风从上吹向机头，使机头下沉，飞机攻角减小，水平尾翼的攻角也跟着减小。这时水平尾翼上产生一个抬头力矩，使飞机抬头，经过短时间的上下摇摆，也可使飞机恢复到原来的飞行状态。除水平尾翼外，飞机的重心位置对纵向稳定性也有较大的影响。重心靠后的飞机，其纵向稳定性要比重心靠前的差。其原因是：重心与焦点距离小攻角改变时产生的附加力矩减小。对于重心靠后的飞机，当飞机受扰动而增大攻角时，机翼产生的附加升力是使机头上仰，攻角进一步增大，形成不稳定力矩。这时主要靠水平尾翼的附加升力，使机头下俯，攻角减小，保证飞机的纵向稳定性。方向稳定性飞机的方向稳定性是指飞机绕立轴的稳定性。飞机的方向稳定力矩是在侧滑中产生的。所谓侧滑是指飞机的对称面与相对气流方向不一致的飞行。它是一种既向前、又向侧方的运动。飞机带有侧滑时，空气则从飞机侧方吹来。这时，相对气流方向与飞机对称面之间的夹角称为“侧滑角”，也称“偏航角”。对飞机方向稳定性影响最大的是垂直尾翼。另外，飞机机身的侧面迎风面积也起相当大的作用。其它如机翼的后掠角、发动机短舱等也有一定的影响。当飞机稳定飞行时，不存在偏航角，处于平衡状态。如果有一阵风突然吹来，使机头向右偏(此时，相对气流从左前方吹来，称为左侧滑)，便有了偏航角。阵风消除后，由于惯性作用，飞机仍然保持原来的方向，向前冲一段路程。这时相对风吹到偏斜的垂

船舶操纵与摇荡

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拖轮在大型船舶靠离泊及操纵中需注意的问题

拖轮在大型船舶靠离泊及操纵中应注意的问题一、拖轮简介港作拖轮（下称拖轮），属于港口设施配套的重要设备。在船舶操纵中，拖轮和车、舵、锚、缆一样，作为一种操作手段、操作设备供船舶驾驶人员使用。拖轮协助操纵的方式是多种多样的，要作到在操纵中灵活运用拖轮，首先要掌握拖轮及其相关知识和本船的特性，作到知己知彼；其次在作业过程中，要多与拖轮联系沟通、相互协调，最大限度的发挥拖轮的作用。二、目前各大港拖轮的种类现有拖轮种类大致可分为Z型（或称全旋回型）、VSP型（或称平旋推进器型拖轮）、CPP型（或称可变螺距推进器型）及老式普通螺旋桨加导流管的拖轮（FPP型），FPP型拖轮现在已经基本退出港作市场。目前国内普遍采用的拖轮多以Z型拖轮为主,配备的主机功率逐渐增大,普遍在2354kW或以上,有的甚至达到3677kW。下面以Z型拖轮为例,分析并探讨其与大型船舶（以下称大船）相互配合过程中需要引起注意的问题。三正确安排使用拖轮协助大船安全操纵（一）港作拖轮的基本使用方式港作拖轮的最基本使用方式是吊拖和顶推。吊拖亦称直拖，现在拖轮一般由拖轮出缆，固定在大船的缆桩上，出缆长度视水域而定。为了充分发挥拖轮的有效拖力并保证拖轮的灵活性，拖缆的俯角越小越好，一般要求小于15°，即拖缆的长度应大于被拖船出口至水面距离的4倍。顶推是指拖轮船首直接顶在大船船身上，通过顶推可迅速的实现大船的改变或保持航速和方向的目的。吊拖和顶推是使用港作拖轮基本方式，这两种方式通过拖轮的收放缆可迅速实现互换。使用拖轮要因地而异，要把拖轮看成本船的特殊车、特殊舵和本船的侧推，只有这样才能运用自如，使用起来得心应手。（二）拖轮作用点的选择当利用拖轮协助掉头时，拖轮作用点的选择一般为使大船具有最大的转船力矩，以远距离大船中心为好，同时拖力或推力方向尽量与被拖船首尾面垂直；当利用拖轮控制船速时，拖轮作用点的选择尽可能的在船尾中间，使拖轮的首尾面和大船的首尾面在同一平面内；当利用拖轮横移时，如果需要一条拖轮，拖轮作用点尽可能的在大船中心，如果用两条拖轮，则前后两个作用点的选择应对船中心对称。四、拖轮在协助大船作业时应注意的几种现象拖轮在协助大船作业时,由于各自的速度和相互位臵的变化等关系,往往会产生一些临界现象。这些临界现象的产生会给拖轮和大船作业的安全带来一定的影响。为此,船舶驾引人员应清楚并重视这些临界现象,应采取积极措施预防它们的产生,并在一旦产生时能采取相应正确的行动,避免意外事故的发生。（一）拖轮协助转向注意问题拖轮在航行中所能发挥的拖力是减去拖轮本身阻力以后的剩余拖力,它是随着船速的增大呈非线性递减的。当大船船速超过6～7节时,如将拖轮配臵在大船船尾协助转向,在拖轮的剩余拖力与大船的舵力共同作用下,可能还有某些转向效果;若把拖轮配臵在大船船首,就可能会完全失去效果。大船的这一船速,称为拖轮效果的“临界船速”。当大船在后退中拖轮顶尾时,类似的现象也会出现,而

重庆交通大学操纵性与耐波性总结

操纵性 1.船舶操纵性定义及研究内容操纵性：船舶按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能。即船舶能保持或改变航速、航向和位置的性能。研究内容：航向稳定性、回转性、转首性及跟从性、停船性能。 2.船舶附加质量的含义及与物理质量比例的大致范围附加质量：附加惯性力与船的加速度成比例，其比例系数称为附加质量。（作不定常运动的船舶，除了船体本身受到与加速度成比例的惯性力外，同时船体作用于周围的水，使之得到加速度，根据作用与反作用原理，水对船体存在反作用力，这个反作用力称为附加惯性力。）附加质量：m x ≈（0.05~0.15）m m y ≈m z ≈（0.9~1.2）m 附加惯性矩Jxx ≈（0.05~0.15）Izz Jyy ≈（1~2）Izz Jzz ≈Iyy I 是质量惯性矩 3.漂角、航向角和水动力中心的含义漂角：船舶重心处的速度矢量→ V 与x 轴正方向的交角称为漂角β。并规定速度矢量转向x 轴顺时针方向为正。航向角：船首指向的方向和船舶在水面上的真实轨迹之间的夹角。 4动坐标系统速度转换到大地坐标系统公式：φφsin cos 00Y X X +=φφsin cos 00X Y Y -= 5、线性水动力导数Yv,Nv,Yr,Nr 的物理意义水动力的位置导数Yv 是一个较大的负值。水动力力矩的位置导数Nv 是一个不大的负值。指的是v 引起的升力系数/力矩系数水动力的旋转导数Yr 的绝对值不是很大，其符号由船型决定，可正可负。水动力矩的旋转导数Nr 是一个很大的负值。指的是r 引起的水动力系数/水动力矩系数 6、线/角加速度水动力导数的物理意义及数值大小判断水动力的线加速度导数.V Y 是一个相当大的负值。指的是附加质量水动力矩的线加速度导数.V N 是一个不大的数值，其符号取决于船型。指的是由V ? 引起的附加惯性力矩系数水动力的角加速度.r Y 是一个较小的值，其符号取决于船型水动力矩的角加速度导数.r N 是一个很大的负值。指的是回转加速度r ? 引起的船舶附加惯性力系数/惯性力矩系数 7、野本方程及物理意义野本方程：. r T +r=K δ 物理意义δ：船舶的惯性力矩、阻尼力矩和舵力矩的作用下，进行的缓慢转，首运动，可以用下列式子近似表示：.r I +Nr=M δ N 为船舶回转中的阻尼力矩系数，I 为船舶回转中的惯性力矩系数，M 为舵产生的转首力矩系数。T=I/N,K=M/N 由此可知，T 是惯性力矩系数与阻尼力矩系数之比，T 值大，表示船舶运动过程中收到的惯性力矩大，阻尼力矩小。而K 是舵转首力矩系数与阻尼力矩系数之比。K 值大，表示舵产生的转首力矩大，而阻尼力矩小。

船舶操纵性与耐波性复习

漂角：船舶重心处速度与动坐标系中ox轴之间的夹角，速度方向顺时针到ox轴方向为正。首向角：船舶纵剖面与固定坐标系OX轴之间的夹角，OX到x轴顺时针为正舵角：舵与动坐标系ox轴之间的夹角，偏向右舷为正航速角：重心瞬时速度与固定坐标系OX轴的夹角，OX顺时针到速度方向为正浪向角：波速与船速之间的夹角。作用于船体的水动力、力矩将与其本身几何形状有关（L、m、I），与船体运动特性有关(u、v、r、n)，也与流体本身特性有关（密度、粘性系数、g）。对线速度分量u的导数为线性速度导数，对横向速度分量v的导数为位置导数，对回转角速度r的导数为旋转导数，对各角速度分量和角加速度分量的导数为加速度导数，对舵角的导数为控制导数。直线稳定性：船舶受瞬时扰动后，最终能恢复指向航行状态，但是航向发生了变化；方向稳定性：船舶受瞬时扰动后，新航线为与原航线平行的另一直线；位置稳定性：船舶受瞬时扰动后，最终仍按原航线的延长线航行；具备位置稳定性的必须具备直线和方向稳定性，具备方向稳定性的必定具有直线运动稳定性。 1.定常回转直径 2.战术直径 3.纵距 4.正横距 5.反横距回转的三个阶段一、转舵阶段二、过度阶段三、定常回转阶段耦合特性：船舶在水平面内作回转运动时会同时产生横摇、纵摇、升沉等运动,以及由于回转过程中阻力增加引起的速降。以上所述可理解为回转运动的耦合,其中以回转横倾与速降最为明显。 Tr r Kδ += 回转性指数K是舵的转首力矩与阻尼力矩系数之比，表征船舶转首性，应舵指T 是惯性力矩数系数与阻尼力矩系数之比，由T=I/N可见：参数T是惯性力矩与阻尼力矩之比，T值越大，表示船舶惯性大而阻尼力矩小；反之，T值越小，表示船舶惯性小而阻尼力矩大。由K=M/N可见：参数K是舵产生的回转力矩与阻尼力矩之比，K值越大，表示舵产生的回转力矩大而阻尼力矩小；反之，K值越小，表示舵产生的回转力矩小而阻尼力矩大。 K值越大,相应回转直径越小,回转性越好.T为小正值时,船舶具有良好的航向稳定性. K表示了回转性,T表示了应舵性和航向稳定性。舵角增加：K、T同时减小；吃水增加：K、T 同时增大；尾倾增加：K、T同时减小；水深变浅：K、T同时减小；船型越肥大：K、T 同时增大。船舶操纵性设计的基本原则是：给定船的主尺度(即船的惯性)，以提供必要和足够的流体动力阻尼及舵效，使之满足设计船舶所要求的回转性、航向稳定性和转首性。通常最常用的办法是改变舵面积，因为舵既有明显的航向稳定作用，又会产生回转力矩。

波浪载荷预报的目的

波浪载荷预报的目的，是以规则波中的载荷响应为基础，通过理论计算，确定船舶在给定的时间运行于实际海清中的波浪载荷变化特性。波浪载荷预报常分为短期预报和长期预报两类。短期预报的时间范围为半小时到数小时，在此时间内，船的装载状态、航速、航向角以及海清都可以认为是固定不变的。长期预报的时间范围是数年或整个寿命期，在此时间内，上述因素都会改变的，长期预报是由许多短期预报组成。一旦船舶运行海域和概率水平确定后，即可得到对应的波浪载荷特征最大值X max。此值表示船舶在波浪遭遇次数为n的整个使用期内，最可能出现的最大波浪载荷。计算结果包括传递函数、短期预报和长期预报。其中图中“LFy'’代表横向对开力，"LFz" 代表横垂向剪力，"LMx”代表横垂向弯矩，"LMy"代表纵摇有关扭矩，"VWSF'’代表垂向波浪剪力，,},.j,M,’代表波浪扭矩，"VWBM”代表垂向波浪弯矩，"HWBM”代表水平波浪弯矩。三体船纵向波浪载荷长期预报值沿船长的变化见图42一45。横坐标为沿船长的站号，纵坐标为载荷的长期预报值，响应是单幅值。纵垂向剪力沿船长变化呈双峰现象，且靠近船舰处的峰值大于靠近船舷处的峰值;纵向扭矩、纵垂向弯矩、水平弯矩都在船肿附近取得最大值，且越靠近船舷舰方向越小。c1)横向波浪载荷与纵向波浪载荷都是三体船较为重要的波浪载荷。 (2)一般三体船主要横向波浪载荷在横浪时较大、主要纵向波浪载荷在顶浪时较大、而横、纵向扭矩在斜浪时较大，所以在进行结构分析和强度衡准时，应采用不同的载荷工况分别分析计算。 (3)就纵向波浪载荷而言，三体船两个较小的片体对纵向扭矩影响较大。而对纵垂向弯矩和水平弯矩影响不大。 (4)在相同的海浪统计资料下，采用不同的极限有义波高对长期预报结果也有影响，极限有义波高越大，长期预报值也就越大。根据本文的计算结果，可了解高速三体船的波浪载荷特征，为结构的进一步优化设计提供了重要依据和相关规范公式的修改提供参考。

船舶在波浪中

船舶在波浪中的运动学号：M93520070 姓名：赖建中

?简介 ?操纵数学模式 ?运动数学模式纵移（Surge）、横移（Sway）、上升下潜（Heave）、横摇（Roll）、纵摇（Pitch）、偏摇（Yaw）

? 船舶在海上行进时的反应是一个非常复杂的非线性现象，因为不只有波浪作用力，同时船本身也有一个前进的动力存在。 ? 规则波单方向不规则波多方向不规则波操纵数学模式 ? 使用日本MMG( Mathematical Modeling Group)流力模式。 ? 船舶、螺桨、舵单独性能为基础再加上三者的扰动效应。 ? 只考虑船舶纵移(surge)、横移(sway)、平摆(yaw)、横摇(roll)。坐标系 ? 空间固定坐标 ? 船体固定坐标 ? 船体固定坐标与水面平行。 ? 地球公转与自转效应忽略。 →→

运动方程式 ? 如果将定在船体重心上 ? 不考虑起伏(heave)、纵摇(pitch) ? 角速度 ? 重心速度相对于空间固定坐标的转换 ? 重心速度相对于水的速度转换成相对于地球的速度。船舶-流体力与力矩，附加质量和黏滞度影响 ? 流体力系数可视为只与船舶之瞬间运动状态有关，此即所谓的准定态(quasi-steady)处理方式。 ? 考虑横摇运动 O G ()()() H eave X m u w p vr Sur ge Y m v ur w p Sw ay Z m w vp uq ??? ?? ?? =+-=+-=+- ()()() R ol l Pi t ch Yaw x z y y x z z y x K I p qr I I M I q r p I I N I r pq I I ??? ?? ?? =+-=+-=+- () pr op ps I I n Q Engi ne += () () X m u vr Y m v ur ?? ??? =-=+ p q r φ θ???????? ??? 00cos si n si n cos X u v Y u v ???? ?????=-=+

【开题报告】80m矿砂船波浪载荷计算

开题报告船舶与海洋工程 80m矿砂船波浪载荷计算一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义： (一)国内外研究动态船舶的波激振动是大型船舶在较低海况下可能产生的船体较大幅度的二节点振动现象, 波激振动引起的船体垂向弯矩甚至可达到波浪弯矩的二分之一以上, 由此引起比较严重的船体结构疲劳问题, 当船舶尺度越大时, 波激振动现象就可能越严重。林吉如（1995）[1]对超大型油轮的波激振动的发生机理进行了实船测量和船模试验研究, 还探讨了波激振动对超大型油船总纵强度及疲劳寿命的影响。在实船测试中，他对船中甲板应力进行谱分析和滤波后发现该船在7至9级风的海况下确实存在波激振动现象。波激振动应力叠加到波浪诱导应力上去后会使船体总纵弯曲应力增加 13%~17%。通过模型试验, 发现超大型油船在规则波顶浪中匀速航行时, 当波浪遭遇频率和船体二节点固有振动频率接近时, 就会激起船体共振, 产生所谓的线性波激振动现象。一旦波浪遭遇频率稍微偏离共振频率, 波激振动现象马上消失。因此, 他认为影响波激振动的最敏感因素是航速和航向。他还发现波激振动产生的弯矩的无因次系数可能数倍于油船设计波浪诱导弯矩的无因次系数值, 波激振动产生的船体应力在船中剖面附近最大, 并逐渐向首尾两端减小。顾学康等（2000）[2]根据试验和理论方法对规则波中垂向弯矩的高阶调和成分进行了研究。研究表明如果弯矩的较高阶成分等于船体梁的特征频率, 则这个高阶的成分可能会导致波激振动的发生, 即所谓的非线性波激振动。Dudson等（2001）[3]则提到波浪载荷的二阶或倍频成分可能会对波激振动的产生有所贡献（尽管没有在他们的模型试验中得到证实）。Jensen 等（2004）[4] 认为对传统的船舶来说, 如果弯曲刚度小、航速高和非线性激励严重, 则波激振动可能会比较严重。顾学康等（2004）[5]对一超大型油船进行了线性（船体梁一阶振动频率等于遭遇波频）与非线性（船体梁一阶振动频率等于遭遇频率的整数倍）波激振动试验, 对油船波激振动响应特征及其对结构疲劳的贡献进行了研究。通过试验发现, 零航速时, 按波浪遭遇频率变化的低频波浪弯矩能量较大

船舶操纵与避碰实验报告

实验（实践）1 船舶操纵性试验 1.实践内容（1）（选做）：旋回试验（满载、压载），实践要求：完成操作、记录、绘图，求出旋回要素。 1）试验方法：（1）保持船舶直线定常航速；（2）旋回之前一个船长时，记录初始船速、航向角、及推进器转速等；（3）发令，迅速转舵到指定的舵角，并维持该舵角；（4）随着船舶的转向，每隔不超过20秒的时间间隔，记录轨迹、航速、横倾角、及螺旋桨转数等数据。（5）在整个船舶旋回中，保持舵角、转速不变，直至船舶航向角旋回360o以上。 2）实验报告内容（1）初始状态：船舶首、尾吃水、排水量，初始船速、主机转速。（2）环境条件：水深、波浪(浪级，涌浪的周期及方向)、流向流速、风向风速。旋回轨迹和旋回要素绘图

离、超越角。 1）试验方法：以10o/10o(分子表示舵角，分母表示进行反向操舵时的航向角)Z形操纵试验为例：（1）保持船舶直线定常航速；发令之前记录初始船速、航向角、及推进器转速等；（2）发令，迅速转右舵到指定的舵角(10o)，并维持该舵角；（3）船舶开始右转，当船舶航向变化量与所操舵角相等时，迅速将舵转为左舵到指定的舵角(10o)，并维持该舵角；（4）当船舶航向改变量与所操左舵角相等时，迅速将舵转为右舵到指定的舵角(10o)，并维持该舵角；（5）如此反复进行，操舵达5次时，可结束一次试验。除上述10o/10oZ形操纵试验之外，根据需要，还可进行20o/20o、5o/5oZ形操纵试验。 2）实验报告内容（1）初始状态：船舶首、尾吃水、排水量，初始船速、主机转速。（2）环境条件：水深、波浪(浪级，涌浪的周期及方向)、流向流速、风向风速。 Z型试验绘图