重庆交通大学操纵性与耐波性总结
重庆交通大学操纵性与耐波性总结
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.rY 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。
重庆交通大学
重庆交通大学实验室“十一五”建设规划学院名称：航海学院编制日期：2008年1月一、“十五”期间航海学院实验室建设概况航海学院于2006年12月8日成立，十五期间还没有建立实验室，本科专业学生的实验教学主要是依靠交通运输学院、机电学院、应用技术学院等相关实验室。
04级轮机工程和船舶与海洋工程两个专业学生在十五期间主要是基础课程和部分专业基础课的实验，此期间有关该两个专业的教育教学工作是由交通运输学院代管。
二、存在的问题1．航海类专业（包括轮机工程和航海技术两个专业）。
根据1995年7月7日，国际海事组织（IMO）全面修改的1978《海员培训、发证和值班标准国际公约》（简称STCW78/95公约）和《中华人民共和国海船船员适任考试、评估和发证规则》要求，参加海船三副和三管轮适任证书理论全国统考之前，轮机工程专业必须进行6门课程的实操评估，航海技术专业必须进行7门课程的实操评估，而这些项目的培训和评估必须建立在相应的实验室和实验设备上，为保证航海类专业本科教育的正常进行，必须尽快达到STCW78/95公约和国家海事局对航海类专业本科教育实验室设备配备标准的最低要求。
2．目前，轮机工程实验室CAD/CAM室仅安装了造船大师软件（Mastership），仅能满足船舶与海洋工程专业部分专业基础课和专业课的实验教学要求，急需添置船舶性能设计软件（Compass-Rules）、船舶生产设计软件（SB3DS），以满足该专业本科实验教学的要求。
3. 目前，轮机工程专业的所有专业基础课和专业课实验全部依托应用技术学院现有实验设备，而应用技术学院的轮机工程专业的实验设备无论是从数量上，还是从质量上都存在一定问题，验证实验开出有一定困难，经常是采用演示实验，几十个学生围在一台机器，加上时间安排上的困难，因此，花费了大量资金，而效果又不好。
4．航海学院目前无专职实验人员，需加大人才引进和培养力度，尽快满足实践教学需要。
三、“十一五”实验室建设规划内容1.基本思路实验室是高等院校进行教学、科研和培养科技人才的重要基地，是教学、科研工作的重要组成部分，是反映学校教学水平、科学技术水平和管理水平的重要标志之一。
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。
重庆交通大学公路养护复习资料
1.公路养护与管理的任务：1）公路养护工作必须贯彻预防为主、防治结合的方针。
加强预防性养护，提高公路的抗灾能力2）加强公路及其沿线设施的基本技术状况调查，及时发现和消除隐患3）保持公路及其沿线设施良好的技术状况，及时修复损害部分，保证公路行车安全、畅通、舒适4）吸收和采用新技术、新工艺、新材料、新设备，采取科学的技术措施，不断提高公路养护工程质量，有效延长公路的使用寿命，降低公路设备的寿命周期成本，提高养护资金使用效率5）加强公路的技术改造，以适应公路交通事业的不断发展。
2.公路养护工程分类：按照公路养护作业性质、工程范围和工程量大小、技术难度，我过公路养护工程划分为小修保养、中修工程、大修工程和改建工程四类。
3.公路养护技术政策：1）公路养护工作应切实贯彻科技兴交、科学养护的方针，大力推广和应用先进的养护技术、机械装备和科学的管理方法2）公路养护工作应重视资源节约和环境保护3）公路养护工作应注重养护生产作业安全及减少对通行车辆的影响4.公路养护管理的发展方向：检测技术现代化、评价方法先进化、养护决策科学化、养护技术现代化、养护管理规范化4.路基养护内容：1）维修、加固边坡、路肩2）疏通、改善、铺砌防水系统3）维护、修理各种防护构造物及透水路堤，管护两旁公路用地4）清除塌方、积雪，处理塌陷，检查险情，预防水毁5）观察、预防、处理翻浆、滑坡、泥石流等病害6）有计划地局部加宽、加高路基，改善几晚、陡坡和视距，使之达到要求的技术标准5.路基损坏类型：路肩及边沟不洁、路肩损坏、边坡坍塌、水毁冲沟、路基构造物损坏、路缘石缺损、路基沉降、排水系统淤塞5.翻浆的发生过程：秋季，路基水分聚积时期，秋季雨水增多地面水分下渗，地下水位升高，使路基含水量增多甚至达到超饱和状态，这是发生翻浆现象的先决条件。
冬季气温下降，路基上层土体开始冻结，路基下部土体温度仍然较高，水分在土体内由温度高处往温度较低处移动。
使路基上层土体水份增多并随着温度降低冻结成冰。
船舶操纵与摇荡
船舶操纵与摇荡————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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。
船舶操纵性与耐波性简介第四章自由自航船舶操纵性试验
– 应尽可能接近大多数船舶实际航行中经常遇到 的操纵情况，或具有重要意义的情况，使由此
第四章 自由自航船舶操纵性试验
《船舶操纵性与耐波性》课件
– 应便于对所得的结果进行理论上的分析，从而取 得有普遍意义的特征参数。
回转试验结果分析
《船舶操纵性与耐波性》课件
• 对回转试验的结果可按回转性一节所述进 行分析。
– 在各种状态下测得的回转轨迹图上，直接量出 特征参数，如:纵距、正横距、战术直径、定常
回转直径V 0。/ u 1从航速和角速度测量中可求得回转 速量降中可得 到d及定定常常回回转转横角倾速角度r0。和从0 最横大倾动角力的横测
图4-2 (a)
光学跟踪的绕标方法
《船舶操纵性与耐波性》课件
• 设首、尾两测向仪离重心点G 的距离分别为LA、LB，则二测 角仪间距离L0为:
L0 LALB
• 在图上任取一点O，作直线Ox0 ，并取其为船舶初始航线。按 一定的比例尺，以O为圆心，L0 为半径作圆。各时刻tj 船舶重 心点位置作图如下:
– 应便于进行试验操作和对所需数据的观测。
• 实船与船模通过这些标准的操纵性试验，求
取操纵指数(如 K、T等)，或直接根据所得的
试验曲线的形式以判定其操纵性的优劣
• 主要的试验有：回转试验、螺线及逆螺线试 验、回舵试验、Z形试验、变首向试验、频率 响应试验以及关于启动、停车、倒退等的专 门试验
4.1 回转试验
光学跟踪的绕标方法结果精确，但 需在试验水域设置浮标，不方便。
图4-2(b)
《船舶操纵性与耐波性》课件
重庆交通大学船舶设计原理要点
第一章1、总体设计的工作主要包括：主尺度和船型参数的确定、总布置设计、型线设计、各项性能的计算和保证。
2、船舶设计分为船体、轮机、电气设计。
其中船体设计又分为总体、结构和舾装设计。
3、船舶设计的特点是指系统性（贯彻系统工程思想，统筹兼顾）和协调性（协调各部门工作，得到最佳配合）。
4、船舶设计的基本要求：1）适用、经济；2）安全、可靠；3）先进、美观。
5、所谓适用，是指船舶能满足预定的使用要求；船舶的经济性涉及三个基本要素：建造成本、营运开支、营运收入。
先进是指性能优良、技术和装备先进；完美是指矛盾处理适当、问题考虑周到、布置有序、造型美观。
6、航区：我国法规对非国际航行海船的航区划分四类：远海航区：非国际航行超出近海航区的海域。
近海航区：中国渤海、黄海及东海距海岸不超过200nmile的海域；台湾海峡；南海距海岸不超过120n mile的海域。
沿海航区：台湾岛东海岸、台湾海峡东西海岸、海南岛东海岸及南海岸距岸不超过10n mile的海域和除上述海域外距海岸不超过20n mile的海域；距有避风条件且有施救能力的沿海岛屿不超过20n mile的海域，但对距海岸超过20n mile 的上述岛屿，主管当局将按实际情况适当缩小该岛屿周围海域的距岸范围。
遮蔽航区：在沿海航区内，由海岸与岛屿、岛屿与岛屿围城的遮蔽条件较好、波浪较小的海域。
在该海域内岛屿之间、岛屿与海岸之间的横跨距离应不超过10n mile。
内河航行船舶航区：A级航区：长江吴淞口→江阴。
B级：江阴→宜昌。
C级：宜昌以上7、服务航速：在一定的功率储备下新船满载所能达到的航速8、功率储备：主机最大持续功率的某一百分数，通常低速机取10％，中速机取15％9、续航力：在规定的航速（通常是指服务航速）或主机功率下，船上所带的燃料储备量可供连续航行的距离。
10、船舶设计的工作方法：1）调查研究、搜集资料；2）综合分析、合理解决3）母型改造、推陈出新4）逐步近似、螺旋式前进11、船舶设计一般分为初步设计（设计结果交船东审查）、详细设计（详细设计的依据是造船合同和经审查通过的初步设计技术文件。
船舶操纵与耐波
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。
包括以下四个方面：①航向稳定性：舶在水平面内运动受到扰动而偏离平衡状态，当扰动完全消除后，保持原有航向运动的性能。
②回转性：船舶应舵作圆弧运动的性能。
③转首及跟从性：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：船舶对惯性停船和倒车停船的响应性能。
影响操纵性的因素：船型→水动力性能→操纵性操纵装置控制系统：自动驾驶系统，自动定位系统，自动舵。
2、固有操纵性：不考虑外界环境条件、操舵装置性能、驾驶人员的技术水平等差异所表现的自身固有操纵性——（船、舵）开环操纵性。
3、控制操纵性：考虑上述因素的船舶，在具有操船环境下实操时所表现的操纵性能。
4、操纵装置：舵、转向导管、平旋推进器、主动转向装置。
5、操纵六要素：锚、车、舵、缆、风、流。
6、作不定常运动的船舶，除了船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，根据作用力与反作用力原理，水对船存在反作用力，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。
附加质量与物体本身的形状及运动状态有关。
I xx=∫(x2+y2)dm式中x,y,z是船舶微质量dm在运动坐标系中的坐标。
m运动坐标系：以船舶的重心位置G为原点而固定于船体上的直角坐标系。
首向角：船舶纵剖面与OoXo轴的交角。
航速角：重心瞬时速度矢量与OoXo轴夹角。
枢心：回转时漂角为零点、横向速度为零的点。
船舶重心处的速度矢量V与Gx轴正方向的交角称为漂角β。
船舶在静水中运动时，作用在其上的外力分为两类：一类是由船舶与水之间的相互运动引起的水动力和力矩，另一类是由于其他原因引起的外力，如托缆力、风压力等。
船舶操纵性运动线性方程式：(m−X u)u−X u∆u=0(一般不用)(m−Y v̇)v̇−Y v v−Y ṙṙ+(mu1−Y r)r=Yδδ−N v̇v̇−N v v+(I zz−N ṙ)ṙ−N r r=Nδδ把水动力作为外力，应用牛顿定律建立的数学模型，称为水动力模型。
船舶操纵性与耐波性简答
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Xu，对横向速度分量v的导数为位置导数Yv,Nv，对回转角速度r的导数为旋转导数Nr,Yr，对各角速度分量和角加速度分量的导数为加速度导数Xu,Yv,Yr，对舵角的导数为控制导数Y。
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线运动稳定性。
1. 反横距2. 正横距3.纵距4. 战术直径5. 定常回转直径回转的三个阶段船舶回转过程中，在船上还存在一点，于改点上其横向速度分量为零，称之为枢心点P。
一、转舵阶段二、过渡阶段三、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。
舵的布置原则1. 为了产生尽可能大的舵力矩，舵应布置在远离船舶重心处：船首尾部。
2. 注意使舵得到突出的尾型的保护。
3. 为了获得桨的尾流来提高舵效，一般布置在桨的后方。
4. 多舵布置时必须注意舵之间的干扰问题。
船舶耐波性：船舶任意时刻的运动可以分解为船舶重心G沿Ox轴的直线运动称为纵荡，以x（t）表示；沿Oy轴的直线运动称为横荡，以y（t）表示；沿Oz轴的直线运动称为垂荡，以z（t）表示；船体绕Gxb轴的转动称为横摇，以θ（t）表示；绕Gyb轴的转动称为纵摇，以ψ（t）表示；绕Gzb轴的转动称为首摇，以φ（t）表示。
毕业答辩——船舶操纵性与耐波性
1.什么是船舶耐波性？船舶耐波性是指船舶在波浪扰动下，产生各种摇荡运动、抨击、甲板上浪、失速、螺旋桨出水以及波浪弯矩等，仍能维持一定航速在波浪中安全航行的性能。
（P1）2.什么是有效波面？船宽、吃水相对波长是很小时，可近似认为船是水中一质点，它所受的浮力近似垂直于波面。
当船宽和吃水相对波长为有限尺度时，由于船宽范围内波形曲率的变化以及沿船体水下表面所受到的浮力方向与波面法向不一致，使船受到的总浮力有所减小，同时其浮力作用线是垂直于某一次波面，这一次波面称为有效波面。
（P17）3.船舶阻尼力（矩）按物理性质大致可分为哪三类？兴波阻尼、旋涡阻尼、摩擦阻尼（P8）4.船在水中可能产生六个自由度的摇荡运动，分别是什么运动？横摇、纵摇、首摇、垂荡（升沉）、横荡和纵荡5.研究船舶耐波性用到的三种坐标系是哪三种，可画图说明？空间固定坐标系：该坐标系用来描述海浪；动坐标系Gxbybzb：随船做摇荡运动，坐标原点取在船的重心G上，坐标轴取作与船的中心惯性主轴相重合，Gxb在船中线面与龙骨线平行，向艏为正；Gzb在船中线面内垂直于Gxb，向上为正；Gyb垂直于船的中线面，向右舷为正。
随船移动的平衡坐标系Oxyz：当船在静水中以航速v航行时，该坐标系随船同速前进，Oxy位于静水面上，Ox正向与航速v同向。
当船在波浪上做摇荡运动时，该坐标系不随船做摇荡，仍保持按船的平均速度和原航向前进。
6.船模实验需要满足的相似律有那几个？几何相似、运动相似、动力相似。
（P136-P137）7.什么是船舶摇荡运动的兴波阻尼？（P9）由于船舶运动使水面产生波浪，消耗船本身的能力所造成的阻尼。
傅汝德认为兴波阻尼与速度一次方成比例。
8.目前采用较广泛的减摇装置有哪些？舭龙骨、减摇水舱、减摇鳍（P168）9.什么是有效波面角？有效波面的切线与水平间线间的夹角，恒小于真实波面角。
（P14 p17)10.什么是史密斯效应？波浪下任一点的压力随深度按指数递减的规律，称为“史密斯效应”。
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。
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.VY 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.VN 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.rY 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.rN 是一个很大的负值。
耐波性总结
船舶耐波性总结一、基本概念1.船舶耐波性2.船舶适航性3.船舶六自由度的摇荡运动4.船舶摇荡运动要素5.波浪主干扰力6.F-K假设7.影响风浪的要素8.波浪的特征要素9.波面角10.行波相速度11.波浪能量12.史密斯效应13.表观浮力（视浮力）14.表观重力（视重力）15.有效波面、有效波面角16.不规则波的特征要素及含义17.长峰不规则波、短峰不规则波18.线性叠加原理19.波能谱密度函数（物理含义、特性）20.保证率21.最大波幅、平均波幅、有义波幅（波高）22.海浪谱、风浪谱23.自由横摇近似固有周期（圆频率）24.横摇衰减系数25.消灭曲线26.无因此衰减系数27.升沉、纵摇固有周期近似确定公式28.波面角的修正系数29.频率/幅频/相频响应函数（RAO）30.相对频率或调谐因数31.有效波面升高32.遭遇频率33.航向角34.波的表观传播速度35.减摇装置36.静特征数37.双共振减摇原理二、简答题1.研究船舶线性摇荡的常用的坐标系及含义。
2.船舶在波浪中摇荡运动受力分析方法、各种力的物理含义。
3.波面及波面以下水质点运动特点。
4.波浪中的压力分布。
5.频域与时域描述关系的转换方法。
6.常用波浪统计方法。
7.横摇固有周期对横摇运动性能的影响及其主要影响因素。
8.横摇无因次衰减系数对横摇运动的影响及其改善方式。
9.船舶静水中有阻尼线性横摇与静水中升沉或纵摇运动的不同点。
10.如何使船具有优良的横摇性能？11.讨论频率响应函数几种特殊情况。
12.船舶在规则波中迎浪航行的升沉和纵摇运动特性。
13.讨论航速、航向对波浪主干扰力的影响。
14.船在规则波、不规则波中纵摇、横摇的周期有何特点？15.试验中船模与实船应满足哪些相似条件？如何校正？16.讨论主尺度和船型系数对耐波性的影响。
17.讨论首部横剖面形状、球首、干舷对耐波性的影响。
18.简述常见实用减摇装置及其减摇原理。
三、公式推导与计算1.海浪谱分析原理。
船舶操纵
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重庆交通大学
第一节 螺旋桨的性能 一、船舶阻力 船舶阻力R＝R0＋△R
船舶操纵
摩擦阻力 （1）基本阻力R0＝Rf＋Re＋Rw Rf为摩擦阻力：由船体与水之间的摩擦引起的阻力。 基本阻力 兴波阻力 Re为粘性阻力：由船体前后压力差引起的阻力。 剩余阻力 Rw为兴波阻力：由船兴波引起的阻力。 涡流阻力 （2）附加阻力 空气阻力 △R＝R1＋R2＋R3＋R4 R1污底阻力：船体水下部分上的污体引起的阻力 船体污底阻力 R2附体阻力：船体上的附体引起的阻力 附加阻力 船体附体阻力 R3空气阻力：船体水上部分受空气作用引起的阻力 R4波浪阻力：船体部分受到波浪作用引起的阻力 汹涛阻力
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内容介绍
船舶操纵
船舶操纵基础理论
船舶实操
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第一篇 基础理论
船舶操纵
船舶操纵性能 船、桨、舵的性能 锚、缆和拖轮的作用 外力对操船的影响
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第一章 船、桨、舵的性能
船舶操纵
螺旋桨的性能 舵的性能
船、桨、舵综合效应
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三、舵效的概念
船舶操纵
1. 舵力转船力矩
M P PN l
PN 576.2 AR VR2 sin
G
L l cos 2
L M P 576.2A R V sin δ COSδ 2 2 K L A R VR sin2 δ
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第一节 螺旋桨的性能 二、推力
船舶操纵
（2）滑失比：螺旋桨的滑失S与理论进速nP之比称 为滑失比Sr，即：
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本章小结
Kj
E (水跃总水头损失) E1 (跃前断面比能)
L j 10.8h1 ( Fr1 1)0.93
L j C (h2 h1 )
C 10 Fr0.32 1
矩形明渠的跃长公式
B2 B1 梯形明渠的跃长公式 L 5h 1 4 j 2 B1
第8章 堰流及闸孔出流
本章小结
压力图法： (1)按一定比例，用线段长度代 表该点静水压强的大小。 (2)用箭头表示静水压强的方 向，
并与作用面垂直。
实际工程中，一般只需绘制相对压强分布图。
第1章 水静力学
本章小结
3、静水压强的单位和三种表示方法、水头的几何意义和
物理意义；
压强大小的表示： (1)以单位面积上的压力数值即千帕(kPa)来表示
第3章 液流型态及水头损失
2、液体流动型态的判别及雷诺数的物理意义；
本章小结
层流：水流流速较小，各流层液体质点的运动各自进 行，互不混杂。 湍流(紊流)：水流流速较大，各流层液体质点形成涡 体，相互混掺。
判别的依据：雷诺数 Re
vd
物理意义：表征惯性力与粘滞力的对比关系。
第3章 液流型态及水头损失
2
1/ 3
任意断面：
Q
g
2
AK BK
3
临界底坡：正常水深等于临界水深时相应的底坡，iK；
gAK g K iK 2 2 CK RK BK CK BK
第6章 明渠恒定非均匀流
4、明渠水流状态的判别方法(至少掌握三种) ；
本章小结
(1) h hK 缓流 (2) Fr 1 缓流 (3) vw v 缓流 (4) v vK 缓流
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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.rY 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。
8:稳定性衡准数,位置力臂和阻尼力臂表达式答:稳定性衡准数 )(1mu Yr Nv YvNr C --= C>0表示船舶具有直线稳定性,C<0表示不具有直线稳定性.位置力臂VV v Y N l = 阻尼力臂 r v l l <→直线稳定性 9.直线,方向,位置稳定性的定义直线稳定性:船舶受瞬时扰动后,最终能恢复到直线航行状态,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.10.船舶是否具有直线稳定性的判断方法（同8）11.船舶回转运动三个阶段的定义回转运动的三个阶段:①转舵阶段:船舶从开始执行转舵命令起,到实现命令舵角止的阶段②过渡阶段:从转舵终止到船舶进入定常回转的中间阶段③定常阶段:在回转运动中,过渡阶段终了,船舶运动参数开始稳定,达到新的平衡阶段,称为定常阶段12.船舶回转圈的特征参数及其定义（画图）回转圈的特征参数:①定常回转直径D:在回转运动中,船舶进入定常阶段后的回转圈的直径②战术直径:船舶首向改变180゜时,其重心距初始直线的横向距离③纵距d A :自转舵开始时的船舶重心沿初始直线航向至首向改变90゜时的船舶重心间的纵向距离④正横距r T :船舶转首90゜时,其重心至初始直线航线的横向距离⑤反横距K:船舶离开初始直线航线的回转中心的反侧横移的最大距离13.回转性指数(K)和应舵指数(T)无因次化方法K,T 无因次:)('0v l K K = )('0l v T T = 一般船舶K1.2~3.0。
T 值为0.8~6或1左右 14.回转指数和应舵指数对船舶操纵性的影响回转性指数K 大,表示回转性好,定常回转直径小;应舵指数T 小,表示船舶的稳定性和跟从性好.15、一般船舶回转性指数和应舵指数的大致范围回转性指数K ’的大致范围为1.2~3.0应舵指数T ’的大致范围0.8~6或1左右16、什么是船舶的转舵指数？其数值与船舶的转首性的关系？转首指数p ≈''21T k ，P 代表操舵后船舶移动一个船长时，用以判断操舵效应的每单位舵角引起的首向角改变值。
P 值越大，船的转首性越好，船越容易改变航向，P ＞0.3可以保证船舶拥有合理的转首性。
17、菲尔所夫船舶定常回转速降估算公式22209.1LR R V V c += 0V 是回转初速，回转直径越小，回转时漂角就越大，则回转速降就越大。
18、船舶回转过程中横倾变化的基本特征及近似计算公式基本特征：先内倾后外倾近似估算公式： )2(1.120d Z hL V G R -=φ 19、船舶操纵性试验种类和实验目的回转试验：测量船舶回转圈，从而确定船舶回转时的各要素Z 性操纵试验：测定回转性指数K 和跟从性指数T螺线试验、逆螺线试验、回舵试验：评价船舶的直线稳定性20、《船舶操纵性暂行标准》规定的操纵性衡准（1）回转能力 （2）初始回转能力 （3）偏航修正和航向保持能力（4）停船能力21、舵设计时偏重回转性还是稳定性的设计依据 可以采用系数 B C LB s =Φ 作为初步考虑的依据S Φ ≥9时，舵设计应偏重回转性要求S Φ≤7时，要侧重稳定性的要求。
22:舵设计的主要内容。
答：①舵的数目和形式的选择。
②舵的尺度和形状的设计。
③舵力及多杆扭矩计算和舵机功率估算。
23作用在舵上的无因次水动力系数物理含义。
（画图）答：升力系数Cy ，阻力系数Cx ，法向力系数N C ,切向力系数T C ,水动力合力系数C ，水动力矩系数M C 。
在机翼理论中，以升力系数、阻力系数和压力中心系数Cp 与攻角α的关系曲线来全面表达其水动力性能。
24；敞水舵水动力性能曲线的解读。
在某一攻角范围内，升力系数Cy 随攻角α的增大而增加。
当α较小时，Cy 与α呈线性关系：随着α的增大，舵上水流在弦向叶背上某点开始分离，Cy 与α不再保持线性关系。
随着攻角的继续增加，水流分离的范围扩大，系数Cy 随增加更慢。
当舵叶背上水流产生大面积分离时，Cy 迅速下降，这种现象称为失速，对应的攻角为失速角，用cr α表示。
25：不同展弦比的升力特点。
展弦比大，小攻角升力系数大，失速角小；展弦比小，小攻角升力系数小，失速角大。
26.舵设计时通常采用的剖面形状、展弦比和叶厚比。
舵设计展弦比为 1.5~2,厚度比：典型桨是0.15~0.18，一般取0.12~0.18我国内河船是0.18~0.24剖面形状为NACA 型和茹可夫斯基型。
27：舵设计时需要船舶设计师做的主要工作？①用于舵设计的Cy 、Cp 曲线②展弦比换算，把曲线展弦比换算成实际λ对应的Cy 、Cp 曲线③船桨后舵水动力计算④根据水动力计算结果进行舵机扭矩计算。
28：改善船舶操纵性的有效措施①提高直线稳定性，增加中纵剖面尾部面积，中纵剖面面积形心后移，最好使形心处于重心之后。
例如：增加呆木，增加尾倾，切去前锺，前倾首柱②实践表明中横剖面面积和船尾形状的微小变动都对船舶操纵性有明显的影响.耐波性1.船舶摇荡主要类型 横摇、纵摇、垂荡风浪要素：风速，即在水面规定高度上风的前进速度；风时，即稳定状态的风在水面上吹过的持续时间；风区长度，即风接近于不变的方向和速度在开敞水面上吹过的距离 风浪种类：风浪、涌浪、近岸浪3.规则波：波面可以用简单函数表达的波浪.。
余弦波：波形轮廓是余弦曲线的规则波。
A w ζζ2=波高为波幅的两倍 ，波幅A ζ波峰或波谷到静水面间的垂向距离圆频率ω:轨圆运动的周期为波浪周期，轨圆运动的角速度为波浪圆频率4.深水条件下波长、周期、波速之间的关系λλπ8.02≈=gT 256.1T =λ λ25.1=C 5.史密斯效应：在深水中，由波浪引起的压力变化与轨圆半径的变化具有相同的规律，即随着水深的增加，压力变化以指数规律衰减。
6.波浪能量与波幅之间的关系221A g E ζρ= 7.三一平均波幅又叫有义波幅，他是把侧得的波幅按大小依次排列，取最大1/3的平均值。
有义波幅接近海上目测的波幅，通常用于衡准风浪大小。
8.风浪谱密度的使用以及使用条件（366）已知风浪谱密度和频率响应函数，求船舶运动等的谱密度。
已知风浪谱密度和由测量分析中得到运动的谱密度，从而可以求得频率响应函数。
在某一海区用已知频率响应函数的船舶，测量其运动谱密度，从而可以得到该海区的风浪谱密度。
12.船舶摇荡运动的频率响应函数的理解A A y y ζωωζ)()(=Y 式中分子代表输出，是船舶摇荡值（横倾角、纵倾角、或升沉距离）；分母代表输入，是波浪的波幅，波幅可由λπζA 20=a 中波倾角替换，则频率响应函数为φφζωφωφζφωK ga g a m A A A A 2020)(===Y ，ω代表遭遇频率 14.水质点m 的合力沿着波面的法线方向，此合力称为表现重力。
00ααφK m =，0m α是有效波倾角的幅值，称为有效波倾，它代表 对船舶整个水下体积起作用的波倾；φK 是有效波倾系数，φK 应小于1，它是船体形状、船宽与波长比、吃水和重心位置等的函数，也是波浪频率ω的函数。
15.影响横摇固有周期的因素及计算式 横摇固有周期：XXI Dh '=φω D:船的排水量 h:船的初稳性高 船的固有周期：φφωπ2=T 影响因素：排水量、初稳性高、以及船舶对纵轴ox 的总惯性矩Ixx 包含实际惯性矩和附加惯性矩。
16.横摇阻尼力矩系数、衰减系数、横摇调谐因素、无因次衰减次数，放大因数横摇阻尼力矩系数：由横摇自由运动试验得到阻尼系数。
)(1'-=s I N xxυ称为衰减系数，它表征阻尼和惯性对横摇衰减影响的程度。
TT φφφωω==Λ称为横摇调谐因数，它等于波浪的频率与横摇固有频率之比。
φωνμ=称为无因次衰减次数，他表征了阻尼，惯性和复原力矩对横摇的影响，是表征横摇性能的又一重要参数。
/m A αφ表示横摇幅值与有效波倾之比，称为放大因数，它表征了船舶在规则波中横摇大小的程度。
18.船舶的主要减摇装置及效果①舭龙骨②减摇鳍 它是减摇效果最好的主动式减摇装置，设计的好的减摇鳍在任何情况下都可以使横摇幅值保持在3°之内。