02航向稳定性和回转性

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02航向稳定性和回转性讲解

But rudder dimensions are limited by stern geometry艉部几何限制 Also, large rudders will increase drag and so reduce the ship‘s speed for a given delivered horse power from the propeller阻力增大，导致速降
the magnitude of the rudder‘s dimensions 舵的几何大小
the rudder angle 舵角 the ship‘s speed 船速
船海系：邱磊
操纵性权衡(Manoeuvrability trade-off)
《船舶操纵性与耐波性》课件
The need for good directional stability and minimum response oppose each other方向稳定性与应舵性矛盾
初始转首性能(Initial turning/course-changing ability) 偏转抑制性能(Yaw checking ability) 回转性能(Turning ability)--—大舵角下停船性能(Stopping ability)
船海系：邱磊
5
6
固有动稳性(直线运动稳定性)
船海系：邱磊
《船舶操纵性与耐波性》课件
directionally unstable ship 不具方向稳定性
directionally stable ship具有方向稳定性
船海系：邱磊
运动响应(Response，应舵性、追随性)
《船舶操纵性与耐波性》课件
Is the requirement to turn in a satisfactory manner when a rudder order is given操舵指令发出后船舶是否按要求转向了？ The ship must respond to its rudder and change heading in a specified minimum time 在给定的最短时间内船舶必须应舵转首 There should be minimum overshoot of heading after a rudder order is given超越角应最小 Both these response quantities are dependent upon应舵性的大小取决于：

船舶航向稳定性与保向性

船舶的保向性与航向稳定性摘要文章介绍了船舶的航向性与稳定性的内涵，航向稳定性与保向性的关系，通过分析影响船舶的稳定性与保向性的因素，作出相应的补救措施，以提高船舶的保向性与航向的稳定性。

关键词航向稳定性；保向性，措施。

1 引言船舶的航向稳定性是船舶的操纵性的基本内容之一，航向稳定性的高低，直接影响到船舶保向性的好坏，船舶航向稳定性好的船舶保向性也好，直航中很少操舵也能较好的保向，当船舶操舵改向时又能较好较快地应舵，转向中也能较快的把航向稳定下来。

航向的稳定性与保向性与船舶的本身船型、水下侧面积等有很大的关系。

事关船舶的经济与安全，分析研究影响船舶航向稳定性的因素，具有重要的现实意义。

1航向稳定性的概念及判断1.1航向稳定性的定义航向稳定性是指正舵直进的船舶受到外力的作用取得某一转头角速度ro ，当外力消失之后不能用舵校正（即舵角δ＝０）若船舶能稳定在新的航向上，则说明船舶具有航向稳定性；若船舶不能稳定在新的航向上，而是一直偏转下去，则船舶不具备航向稳定性。

1.2判别一艘船舶的航向稳定性，可以利用实验船或计算预测方法得到航向稳定性指数T 来进行。

在保持正舵的条件下（δ=0﹚，设外界消失后任意时刻t 船舶偏离原航向的回转角速度为r ，外力消失时船舶具有的转头角速度为ro ，据一阶段近似操纵运动方程，可得到，既当T ＞0时，T 值越小，回转角速度r 衰减得越快，船舶很快稳定在新的航向上；相反，若T ＞0,T 值越大，则回转脚速度r 衰减的越慢，航向稳定性越差。

如果T ＜0，随着时间t 推移，船舶将不断偏转下去，则该船不具备航向稳定性，而且T ＜0 时，T 的绝对值｜T ｜越小，航向越不稳定。

δ⋅=+⋅∙K r T r。

4航向稳定性

三、船舶保向性及其影响因素
2、影响保向性的因素 1）船型 ❖ 方型系Cb较小，长宽比L/B较高的瘦削型船舶，回
转时阻矩较大，航向稳定性较好，保向性较好；肥胖型船则较差。 2）水线下船体侧面积形状 ❖ 水线下侧面积在船尾分布较多的船舶，如船首较为削进、船尾有较大钝材的船舶，其航向稳定性较好，保向性也较好；而装有球鼻首的船将使其航向稳定性降低。
的情况下，能尽快地稳定于新航向的性能。也即船舶直线稳定性。稳定于新航向较慢、惯性转头角较大的船，其动航向稳定性较差；稳定得较快、惯性转头角较小的船，其动航向稳定性较好；一直转头不停而偏转下去的船，则不具备动航向稳定性。一般所说的船舶航向稳定性指的就是动航向稳定性，也叫航稳性。大多数船舶都具有动航向稳定性。当然，航向稳定性差甚至航向不稳定的船舶，为了保持航向，就需频繁操舵，且所用舵角也偏大。
当然，也可能在干扰消除后，船舶最终将进入一个旋回运动，这类船舶则不具备航向稳定性
一、航向稳定性的概念
1、静航向稳定性（statical course stability） ❖ 静航向稳定性指的是船舶受外力作用稍微偏离原航向，而
重心仍沿原航线运动时，船舶斜航漂角将如何变化的性能。也就是说，外力干扰消失后，若船舶不仅最终航向与初始航向相同，而且位置也在原航向延伸线上，则称船舶具有静航向稳定性（位置稳定性）。
二、船舶航向稳定性的判别
❖ 总结： ❖ T>0，船舶具有航向稳定性。T值为越小的正
数，船舶航向稳定性越好。T<0，船舶不具有航向稳定性。 ❖ 追随性好的船舶可以同时判断为航向稳定性好的船舶
三、船舶保向性及其影响因素
❖ 1、船舶保向性course keeping
❖ 船舶保向性与航向稳定性并不是同一概念。航向稳定性是具有一定初始转头角速度的船舶，仅在船体因转头而受到的旋回阻矩作用下逐渐稳定于新航向的能力。是船舶本身固有的性能。保向性则是指船舶在风、浪、流等外力作用下，由操舵水手（或自动舵）通过罗经识别船舶首摇情况，并通过操舵抑制或纠正首摇使船舶驶于预定航向的能力。船舶保向性的好坏不仅与航向稳定性的好坏有关，同时取决于操舵人员的技能及熟练程度、自动舵的控制能力、舵机的响应能力以及舵的控向能力。显然，航向稳定性越好的船舶，保向性也越好

航向稳定性的概念和试验

• 14.船舶航向稳定性与其长宽比L/B和方形系数有关,_____。 • 长宽比L/B越大、方形系数越小，航向稳定性越好
• 解释:长宽比大方形系数小的瘦削型船航向稳定性好，旋回性差。
• • • • • • • •
15.船舶航向稳定性与船体水下侧面积形状和纵倾情况有关，______. A.船尾钝材、尾倾越大，航向稳定性越好 16.船舶首倾越大，水中船体侧面积在首分布越多，则______。航向稳定性就越差 17.船舶首倾越大，水中船体侧面积在首分布越多，则______。 .动航向稳定性就越差 18.船舶航向稳定性与船体水线下侧投影面积的形状的关系是______。尾部形状比较丰满，船舶航向稳定性好
航向稳定性实船试验
• 23.航向稳定性好的船舶，其螺旋试验结果表现为______。 • 舵角与角速度曲线呈单值对应关系 • 24.螺旋试验结果舵角与角速度曲线出现多值对应的环形，则表示船舶______. • 动航向不稳定 • 25.不具有航向稳定性的船舶，其螺旋试验结果为______。 • 1、舵角与角速度曲线出现多值对应的环形;2、舵角与角速度曲线出现多值对应的环形，且航向稳定性越差，环高越大 • 解释:航向稳定的船舶螺旋试验和逆螺旋试验结果相同，均为单值对应曲线(舵角与旋回角速度)，航向不稳定则不完全相同，螺旋试验结果呈现一滞后环(环高和环宽越大越差)逆螺旋试验则表现为一个多值对应的S形曲线
• 解释:航向稳定性好的船舶表现为转向时惯性较小，应舵较快，正舵后能尽快稳定。航速与船体阻力和推进均有关系，不是由航向稳定性决定的。
航向稳定性的概念
• 11.目前船舶装备的航向自动舵，它所能保证的是船舶的---• 方向稳定 • 解释:航向自动舵能够保证船舶行驶在预定航向上，即方向稳定。

船舶性能试验

船舶性能试验
船舶性能试验是航行试验中的一项重要内容，它包括航速测定、停船试验、回转试验和初始回转试验、航向稳定性试验、侧向推进器试验、Z形操纵试验和威廉逊溺水试验等。

随着全球定位系统(GPS)技术发展和相关软件的开发，船厂大都采用实时差分定位系统(DGPS)进行船舶性能试验的测量，可全天候测量航速、回转直径、航向稳定性、惯性、停船等项目。

除上述试验外，船舶操纵性试验还包括Z形操纵试验、威廉逊溺水救生试验和航向稳定性试验。

通过Z形操纵试验可以测定船舶对舵的响应特性，威廉逊溺水救生试验是一种验证海上救生方法的船舶操纵性试验。

航向稳定性试验是评价船舶在航行中保持所期望的航向稳定的程度。

航向稳定性的概念和试验

强度的提高和航向稳定性的改善。
新技术在航向稳定性中的应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
新技术的应用能够提高航向稳定性，例如智能控制技术、传感器技术等。
随着智能化技术的发展，智能控制技术和传感器技术在航向稳定性控制中得到广泛应用。通过实时监测船舶的运动姿态和航向变化，智能控制系统能够快速响应，自动调整船舶的航向，保持航向的稳定性。同时，新型传感器技术的不断发展，也为航向稳定性的监测和调控提供了更准确、更可靠的数据支持。
航向稳定性的概念和试验
目录
• 航向稳定性概念 • 航向稳定性试验 • 航向稳定性在飞行器设计中的应用 • 航向稳定性与其他飞行性能的关系 • 未来航向稳定性的研究方向
01 航向稳定性概念
定义
航向稳定性是指船舶在受到外力干扰后，能够自动恢复到原航向或预定航向的能力。
航向稳定性是船舶性能的重要指标之一，直接关系到船舶的安全和航行效率。
航向稳定性不佳可能导致飞机偏离最佳航线，增加油耗和飞行时间，降低飞行效率。
航向稳定性与其他飞行性能的相互影响
航向稳定性与飞行稳定性密切相关，良好的航向稳定性有助于提高飞机的整体稳定性。
航向稳定性对飞机操纵性也有重要影响，稳定的航向使得飞行员能够更准确、迅速地操纵飞机。
航向稳定性与飞行品质息息相关，它直接影响着乘客的舒适度以及飞行员的工作负荷。
报告撰写
撰写试验报告，将试验过程、方法、结果和结论进行详细记录和整理，为后续的船舶设计、建造和运营提供参考和依据。
03 航向稳定性在飞行器设计中的应用
飞行器设计中的航向稳定性考虑
飞行器航向稳定性是指飞行器在受到扰动后，能够自动恢复到原航向或预定航向的能力。在飞行器设计中，航向稳定性是重要的性能指标之一，直接关系到飞行安全和任务执行效果。

船舶操纵性总结汇总

操纵性绪论操纵性定义：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。

操纵性内容：1. 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。

2．回转性：表示船舶在一定舵角作用下作圆弧运动的性能。

3．转首性和跟从性：表示船舶应舵转首及迅速进入新的稳定运动状态的性能。

4. 停船性能：船舶对惯性停船和盗车停船的相应性能。

附加质量和附加惯性矩：作不定常运动（操纵和耐波运动）的船舶，除了船体本身受到愈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。

根据作用力和反作用力，水对船体存在反作用力，这个反作用力称为附加惯性力。

附加惯性力是与船的加速度成比例的，其比例系数称为附加质量。

船舶操纵一、操纵运动方程1.1坐标系一、固定坐标系：固定坐标系是固结在地球表面，不随时间而变化的，如图所示。

首向角ψ：X 0与X 的夹角（由X 0转向X ，顺时针为正）。

二、运动坐标系：运动坐标系是固结在船体上的，随船一起运动的，如图所示。

重心坐标：X OG 、Y OG ；船速：V 重心G 瞬时速度；航速角ψ0：X0轴与船速V 夹角(顺时针为正)；漂角：β船速与X 轴夹角(顺时针为正)；回转角速度：γ=dψdt；回转曲率：R 右舷为正；舵角：δ左舷为正。

三、枢心：回转时漂角为零点、横向速度为零的点。

1.2线性运动方程一、坐标转换00cos sin sin cos ψψψψ=-=+G G x u v y u v二、简化方程当重心在原点处：X G =0 运动坐标系一般方程：三、对于给定船型、给定流体中的运动情况船型参数和流体特性为已知条件；操纵运动为缓变过程，忽略高阶小量；忽略推进器转速影响；操舵过程短暂，忽略转舵加速度。

则可将给定船型流体中受力情况表示如下：由泰勒展开式，用水动力导数表示如下：四、简化后的操纵运动线性方程式：2()()()ψψψψψψ=--=++=++G G Z G X m u v x Y m v u x N I mx vu 00cos sin ψψ=+G G X mx my 00cos sin ψψ=-G G Y mymx ()()ψψψ=-=+=z X m u v Y m v u NI (,,,,,,)(,,,,,,)(,,,,,,)X X u v r u v r Y Y u v r u v r N N u v r u v r δδδ===v r v r v r v r Y Y v Y r Y v Y r Y N N v N r N v N r N δδδδ=++++=++++111()()v ur v u u r r v u r+=++∆+∆=+1.3水动力导数一、定义：匀速直线运动时，只改变一个运动参数，其他不变引起的作用于船舶水动力对运动参数的变化率。

船舶原理

1、船舶的航海性能包括哪些性能？各自的含义分别是什么？1、浮性：船舶装载一定的载荷，仍能浮于一定水面位置而不沉没的能力。

2、稳性：船舶受外力作用离开平衡位置发生倾斜而不致于倾覆，当外力消除后仍能回复到原来平衡位置的能力。

3、抗沉性：船舶遭受海损事故舱室破损进水，仍能保持一定的浮性和稳性而不致于沉没或倾覆的能力。

4、快速性（或称速航性）：船舶在其动力装置产生一定功率的情况下能达到规定航速的能力。

快速性包括两方面：1）船舶阻力：研究船舶航行时所遭受的阻力。

目的在于掌握阻力的变化规律，从而改善船型，降低阻力。

即阻力的成因、分类、计算、影响因素和降阻措施。

2）船舶推进：研究船舶推进器，推进器克服阻力发生推力。

目的在于设计出符合要求的高效推进器。

即推进器的水动力性能、设计高效推进器。

5、操纵性：船舶在航行是按照驾驶员的意图保持既定航向的能力或改变航行方向的能力。

包括：1）航向稳定性：保持原有航向的能力。

2）转首性：应舵转首的能力。

3）回转性：应舵作圆弧运动的能力。

6、耐波性（或称适航性）：船舶在风浪海况下航行时的运动性能，即船舶在风浪中遭外力干扰而产生各种摇摆运动，以及砰击、上浪、失速和飞车等时，仍能维持一定航速在水面上安全航行的能力。

主要研究内容为船舶摇摆。

目的在于：掌握船舶摇摆规律，采取措施以减缓船舶摇摆。

船舶摇摆的含义：1）船舶转动：横摇、纵摇和首摇―――摇；2）船舶直线运动：横荡、纵荡和垂荡―――摆。

2、船型系数有哪些？各自的含义是什么？会进行船体系数的相关计算。

1）水线面系数的大小表示水线面的肥瘦程度。

2）中横剖面系数的大小表示水线以下的中横剖面的肥瘦程度。

3）方形系数的大小表示船体水下体积的肥瘦程度。

4）棱形系数的大小表示船体水下排水体积沿船长方向的分布情况。

5）纵向棱形系数的大小表示船体水下排水体积沿吃水方向的分布情况。

3、了解梯形法的基本原理，掌握用梯形法列表进行船体计算的方法，掌握“成对和”和“自上而下和”的含义。

船舶操纵性

固定坐标系中船舶六自由度操纵运动方程：
. m(u . vr wq ) X H X R X P X 1W X 2W m(v ur pw) YH YR YP Y1W Y2W . m( w uq vp) Z H Z P Z1W Z 2W . I xx p K H K R K P K1W K 2W . I yy q ( I xx I zz ) pr M H M P M 1W M 2W . I zz r ( I yy I xx ) pq N H N R N P N1W N 2W
回转直径：
D
2U 0 2U 0 r K r
k为舵效系数
L2 d 最小回转直径： D 10 AR
2) 战术直径 DT
船舶首向改变180度时，其重心距初始直线航线的横向距离
4) 正横距 l B
转舵开始点到首向角改变90度时重心横移的距离
DT (0.9 ~ 1.2) D
3) 进距 l A
Cw 为水线面系数
桨力
桨推力减额系数：推力系数：
进速系数：
（汉克歇尔公式估算）
舵力
(1)
tR
为舵阻力减额系数
(2) 舵的正压力： a） f 的计算：
f a 为舵的法向力系数，为舵的展弦比，
（芳村模型）（船舶机动时舵处的伴流系数）
2 b）U R （有效来流速度）的计算：
v为船舶瞬时速度，
非线性流体动力：
为展弦比，
3）转船流体动力采用井上模型：
a) b) c)
d) e)
f)

为首尾吃水差
4)横摇流体动力矩

船舶操纵性总结

操纵性绪论操纵性定义：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。

操纵性内容：1. 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。

2．回转性：表示船舶在一定舵角作用下作圆弧运动的性能。

3．转首性和跟从性：表示船舶应舵转首及迅速进入新的稳定运动状态的性能。

4. 停船性能：船舶对惯性停船和盗车停船的相应性能。

根据作用力和反作用力，水对船体存在反作用力，这个反作用力称为附加惯性力。

附加惯性力是与船的加速度成比例的，其比例系数称为附加质量。

船舶操纵一、操纵运动方程1.1坐标系一、固定坐标系：固定坐标系是固结在地球表面，不随时间而变化的，如图所示。

首向角ψ：X 0与X 的夹角（由X 0转向X ，顺时针为正）。

二、运动坐标系：运动坐标系是固结在船体上的，随船一起运动的，如图所示。

三、枢心：回转时漂角为零点、横向速度为零的点。

则可将给定船型流体中受力情况表示如下：由泰勒展开式，用水动力导数表示如下：四、简化后的操纵运动线性方程式：2()()()ψψψψψψ=--=++=++G G Z G X m u v x Y m v u x N I mx vu 00cos sin ψψ=+G G X mx my 00cos sin ψψ=-G G Y mymx ()()ψψψ=-=+=z X m u v Y m v u NI (,,,,,,)(,,,,,,)(,,,,,,)X X u v r u v r Y Y u v r u v r N N u v r u v r δδδ===v r v r v r v r Y Y v Y r Y v Y r Y N N v N r N v N r N δδδδ=++++=++++11111()()()()()()()()v v G r r G v v z r G r v ur v u u r r v u rm Y v Y v mx Y r mu Y r Y mx N v N v I N r mx u N r N δδδδ+=++∆+∆=+--+-+-=--+-+-=1.3水动力导数一、定义：匀速直线运动时，只改变一个运动参数，其他不变引起的作用于船舶水动力对运动参数的变化率。

1.1船舶旋回性资料

二、船舶旋回的运动过程船舶以一定航速直进当中操某一舵角并保持之，船舶将进入旋回过程。 1.第一阶段转舵阶段指从转舵开始到舵转至规定角度为止，时间很短，通常船舶不超过15s。
1）受力特点船舶操舵后，由舵角引起横向力和力矩，使船产生横向加速度和回转角加速度。
2）运动特点
（1）船舶产生一定的漂角斜航；（2）船尾出现明显外移；（3）转心P在船首附近，也可能在首尾线延长线上；
旋回性与初始回转性的区别
两者都是船舶的操纵性能之一，但评价船舶运动性能的目的不同，旋回性评价船舶运动所占用的最小水域，而初始回转性是评价船舶改变航向的效率，即船舶航向对操舵的反应能力。
两者实质上都是船舶改变航向的性能，只是所用舵角不同，旋回性比初始回转性的变向效果更好，但在船舶正常航行过程中，除非紧急情况，很少用满舵(或大舵角)进行变向操纵
（4）降速不明显；（5）船舶还将因舵力位置较船舶重心位置低而出现少量的向操舵一舷的横倾（内倾）。内倾角大小与船舶初稳性GM值、所操舵角及船速有关
2.第二阶段
操舵后，随着船舶横移速度与漂角的增大，船舶的运动速度矢量将逐渐偏离首尾面而向外转动，越来越明显的斜航运动将使船舶的旋回运动进入加速旋回阶段。
1）受力特点
水动力力矩N(β)与舵力转船力矩Nδ 相辅相成，使船舶产生较大的角加速度，但在初始阶段，船舶的转动角速度还比较小；
随着角速度的不断提高，船舶旋回的阻尼力矩N(r)不断增大，角加速度逐渐降低，从而使角速度的增加受到限制。
由于船舶斜航阻力增加、螺旋桨推进效率降低等方面的原因，船舶降速明显。
（3）转心P逐渐稳定，对于不同船舶而言，该点的位置大约在离船首柱后1/3～1/5船长处。船处于后退中，转心位置则在船尾附近。对于不同船舶而言，旋回性能越好、旋回中漂角β越大的船舶，其稳定旋回时的转心P越远离船中。

船舶运动学重要概念、简答(操纵性、耐波性)

首向角：船舶纵剖面与OoXo轴的交角。

漂角：重心速度与GX轴正方向夹角。

航速角：重心瞬时速度矢量与OoXo轴夹角。

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、航向和位置的性能。

包括小舵角的航向稳定性、中舵角的航向机动性和大舵角的紧急规避性。

内容如下：1. 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。

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。

2．回转性：表示船舶在一定舵角作用下作圆弧运动的性能。

3．转首性和跟从性：表示船舶应舵转首及迅速进入新的稳定运动状态的性能。

4. 停船性能：船舶对惯性停船和盗车停船的相应性能。

枢心：回转时漂角为零点、横向速度为零的点。

附加惯性力：作不定常运动的船舶，除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，根据作用与反作用力原理，水对船体存在反作用力，这个力称为。

附加质量：附加惯性力是与船的加速度成比例的，其比例系数称为。

水动力导数：位置导数 Yv ,Nv：船体受到一个升力Yv，船体首部和尾部长力方向一致，v都都指向v的负方向，因此合力是一个较大的负值，Yv是一个较大的负值，而水动力矩由于首尾作用相抵消，其绝对值不会很大，因机翼的水动力中心在形成之前，首部作用占优，Nv是一个不大的负值。

加速度导数：Yv点是水动力Y相对于加速度在平衡状态下的变化率，正的加速度的船舶经受一个与加速度相反方向的水反作用力，因此Yv点是一个相当大的负值。

由于船首和船尾对Z轴产生的水动力力矩方向相反，因此水动力矩导数Nv点是一个不大的数值，其符号取决于船型。

旋转导数Yr ,Nr：由于船首和船尾水动力方向相反，因此水动力导数Yr的绝对值不是很大，其符号取决于船型，可正可负。

由于船体回转产生的水动力矩在船首尾有相同的方向，都是阻止船舶回转的，因此水动力矩导数Nr是一个很大的负值。

1.3航向稳定性

航向稳定性好的船舶 ——保向性好 ——保向性好航向稳定性差或无稳定性的船舶 ——有一定的保向能力 ——有一定的保向能力
2010-122010-12-2 7
ωo
T值较大 T值较小 t
2010-122010-12-2
3
2、根据船舶线型系数判断 •船型系数Cb/L/B小，船舶瘦长，航向稳定性好船型系数Cb/L/B小，船舶瘦长，航向稳定性好 •船型系数Cb/L/B大，船舶肥短，航向稳定性差船型系数Cb/L/B大，船舶肥短，航向稳定性差 3、根据航向稳定性试验判断 •直航延时试验
2010-122010-12-2
•逆螺旋试验
测定定常回转角速度ω 舵角δ的关系曲线, 测定定常回转角速度ω和舵角δ的关系曲线,求得不稳定航向所对应的舵角。
ω（右）
A a
δ （左）
-δ c δ O
δc
δ （右）
a’ A’
ω（左）
2010-122010-12-2
6
三、船舶保向性与航向稳定性的区别
航向稳定性：具有一定初始回转角速度ω 航向稳定性：具有一定初始回转角速度ωo的船舶，因船体在回转时受到回转阻矩作用下逐渐稳定于新航向的能力 ——船舶的自动稳定性船舶保向性：船舶保向性：船舶在操舵等控制情况下保持在规定航向上直线航行的能力 ——船舶的控制稳定性
1
3、位置稳定性（静航向稳定性）
4、不具备航向稳定性
航向稳定性：自动稳定性和控制稳定性
2010-122010-12-2
2
二、航向稳定性的判别 1、根据航向稳定性指数T判别、根据航向稳定性指数T ω = ω oe
ω T<0 T>0
-t/T T>0,且T值越小，航向稳定性越好； T>0,且值越小，航向稳定性越好； T>0,且值越大，航向稳定性越差； T>0,且T值越大，航向稳定性越差； T<0,船舶不具备航向稳定性船舶不具备航向稳定性。 T<0,船舶不具备航向稳定性。

船舶操纵和避碰规则

二、环境因素对操船的影响
6.航道富余水深富余水深的的确定及富余水深应考虑的因素前进中的船体下沉量因波浪引起的摇荡、横摇、纵摇和垂荡使吃水增加。海图水深的测量误差水位的变化量为安全操船应考虑的因素
二、环境因素对操船的影响

确定富余水深的实例欧洲引水协会（EMPA），对进出阿母斯特丹等港口的船舶，建议采用如下的富余水深。
六、避碰规则

在航：指不在锚泊、系岸或搁浅。互见：只有一船能自他船以视觉看到时，才应认为两船是在互见中。
六、避碰规则
4.了望Look-out(第五条) 条款内容每一船在任何时候都应使用视觉、听觉以及适合当时环境和情况的一切有效手段保持正规的了望，以便对局面和碰撞危险作出充分的估计。条款解释了望条款的适用范围任何船舶：任何时候：任何能见度情况：了望的手段：视觉、听觉、一切有效的手段
二、环境因素对操船的影响

浅水对操纵性与旋回性的影响舵力下降旋回性下降航向稳定性提高冲程减小
二、环境因素对操船的影响
4.岸吸与岸推岸吸：船在狭窄航道的一侧与陆岸平行航行时，船体与岸壁之间流速增大，形成低压区。螺旋桨盘面吸入流与排出流的作用，靠岸的一边前面的水来不及补充，水位下降其压力较外舷低，产生岸吸现象岸推：船前进时推水向左右两侧，靠岸一侧受岸壁阻挡，扩散不开，形成高水位；另一侧水流扩散快水位较低，造成船首向外偏的现象。
四、锚与锚泊
2.锚抓力与出链长度根据试验，当底质为泥沙时，锚的抓力于链长、水深的关系如下表
出链长度/水深抓力/锚在空气中的重量 1.5 0.66 2.0 1.01 2.5 1.39 3.0 1.74 3.5 2.09

第1章船舶操纵基础理论讲诉

第一章船舶操纵基础理论通过本章的学习，要求学员概念理解正确，定义描述准确，对船舶操纵性能够正确评估，并具有测定船舶操纵性能的知识。

根据船舶操纵理论，操纵性能包括：1）机动性（旋回性能和变速运动性能）2）稳定性（航向稳定性）第一节船舶操纵运动方程为了定量地描述船舶的操纵运动，我们引入船舶操纵运动方程，用数学方法来讨论船舶的运动问题。

一、船舶操纵运动坐标系1．固定坐标系Ox0y0z0其原点为O，坐标分别为x0，y0，z0，由于我们仅讨论水面上的船舶运动，因此，该坐标系固定于地球表面。

作用于船舶重心的合外力在x0，y0轴上的投影分别为X0和Y0对z0轴的合外力矩为N2．运动坐标系Gxyz其原点为点G （船舶重心），坐标分别为x ，y ，z ，该坐标系固定于船上。

这主要是为了研究船舶操纵性的方便而建立的坐标系。

x ，y ，两个坐标方向的运动速度分别为u 和v ，所受的外力分别为X 和Y ，对z 轴的转动角速度为r ，z 轴的外力矩为N 。

二、运动方程的建立根据牛顿关于质心运动的动量定理和动量矩定理，船舶在水面的平面运动可由下列方程描述：y 0⎪⎩⎪⎨⎧===ϕZ og o og o I N y m Y x m X该式一般很难直接解出。

为了方便，将其转化为运动坐标系表示，这样可以使问题大为简化。

经过转换，得：⎪⎩⎪⎨⎧=+=-=r I N ur vm Y vr u m X Z )()( 该方程看似复杂，但各函数和变量都与固定坐标系没有关系，因此，可以使问题大为简化。

三、水动力和水动力矩的求解对于上述方程中的水动力和水动力矩可表示为：⎪⎩⎪⎨⎧===),,,,,,(),,,,,,(),,,,,,(δδδr v u r v u f N r v ur v u f Y r v u r v u f X N Y X经过台劳级数展开，可得X ，Y ，N 对各自变量的偏导数，称为水动力导数和水动力矩导数，它们可以通过船模试验求得。

02航向稳定性和回转性