船舶操纵性总结

2010年度操纵性总结

1.船舶操纵性含义

船舶操纵性是指船舶借助其控制装置来改变或保持其运动速率、姿态和方向的性能。

2.良好的操纵性应具备哪些特性

具有良好操纵性的船舶，能够根据驾驶者的要求，既能方便、稳定地保持航向、航速，又能迅速地改变航向、航速，准确地执行各种机动任务。

3.

4.分析操舵后船舶在水平面运动特点。

船的重心G做变速曲线运动，同时船又绕重心G做变角速度转动，船的纵中剖面与航速之间有漂角。

5.漂角β的特性（随时间和沿船长的变化）。

船长：船尾处的速度和漂角为最大，向船首逐渐减小，至枢心P点处速度为最小且漂角减小至零，再向首则漂角和速度又逐渐增大，但漂角变为负值。

6.

7.作用在在船上的水动力是如何划分的。

船在实际流体中作非定常运动时所受的水动力，分为由于惯性引起的惯性类水动力和由于粘性引起的非惯性类水动力两类来考虑，并

忽略其相互影响。

8.

9.线性水动力导数的物理意义和几何意义。

物理意义：各线性水动力导数表示船舶在以u=u0运动的情况下，保持其它运动参数都不变，只改变某一个运动参数所引起船体所受水动力的改变与此运动参数的比值。

几何意义：各线性水动力导数表示相应于某一变化参数的受力（矩）曲线在原点处的斜率。

10.常见线性水动力导数的特点。

位置导数：(Yv，Nv）船以u和v做直线运动，有一漂角-β，船首部和尾部所受横向力方向相同，都是负的，所以合力Yv是较大的负值。而首尾部产生的横向力对z轴的力矩方向相反，由于粘性的影响，使尾部的横向力减小，所以Nv为不大的负值。所以，Yv<0, Nv<0。

控制导数：（Yδ，Nδ）舵角δ左正右负。当δ>0时，Y（δ）>0，N（δ）<0。（Z轴向下为正）所以Yδ>0，Nδ<0。

旋转导数：(Yr，Nr) 总横向力Yr数值很小，方向不定。Nr数值较大，方向为阻止船舶转动。所以，Nr<0。

11.

12.

13.

14.一阶K、T方程及K、T含义，可应用什么操纵性试验测得。

在操舵不是很频繁的情况下，船舶的首摇响应线性方程式可近似

的用一阶K、T方程来代替。一阶K、T方程的使用条件是船有较好的稳定性，舵角小，且操舵的频率较低。K：回转性指数，为单位舵角下的回转角速度。T：应舵指数，表示转首对操舵响应的快慢。K，T可应用Z形操纵试验测的。

15.画图说明船舶在作直线航行时（舵角δ=0），若受到某种扰动后，

其重心运动轨迹的四种可能情况，并说明三种稳定性之间的关系。

1.船舶受扰动后，船舶的最后运动平衡状态与初始运动方向相同，

且运动轨迹间无偏离的匀速直线运动，称船舶具有位置稳定性。

2.船舶受扰动后，船舶的最后运动平衡状态仍为匀速直线运动，且

运动方向与初始运动方向相同，但与初始运动轨迹间存在一横向偏离。称船舶具有方向稳定性。

3.船舶受扰动后，船舶的最后运动平衡状态仍为匀速直线运动，但

运动方向与初始运动方向不同，只是从一种直线运动回复到另一种直线运动。称船舶具有直线稳定性。

4.船舶受扰动后，在各种非线性因素作用下，船舶最终进入回转运

动。这时，称原直线匀速运动是没有稳定性的。

三种稳定性间的关系：1.具有位置稳定性的船一定同时具有方向稳定性和直线稳定性；2.具有方向稳定性的船一定同时具有直线稳定性；

3.不具有直线稳定性的船也一定不具有方向稳定性和位置稳定性。16.影响稳定性的因素有哪些？

船型，舵（舵效），船尾部、首部在纵中剖面上的投影面积，纵倾。

17.船舶回转过程的三个阶段及船舶在各个过程运动特点（速度、加

速度信息）

1.转舵阶段：从开始转舵起到舵转至规定舵角止为转舵阶段。在这

一阶段，随着舵的转动，产生由舵角引起的侧向力和力矩。但由于转舵阶段时间很短，且船体本身的惯性很大，使在该阶段来不及产生明显的侧向速度和回转角速度，船几乎按原航线运动。但会产生侧向加速度和回转角加速度。

2.发展阶段：从转舵结束起到船舶进入定常回转运动前为止为发展

阶段。由转舵阶段产生的侧向加速度和回转角加速度随时间的推移，很快表现出明显的侧向速度和回转角速度。由于作用在船上的水动力和力矩是随时间变化的，所以船的航速、漂角、角速度、回转曲线的曲率半径以及横向加速度和回转角加速度都是随时间变化的，船作非定常运动。

3.定常阶段：当诸力矩平衡，船的角加速度为零，角速度保持常值

不变，漂角和航速也逐渐达到常值，船的运动就进入了定常阶段。

在该阶段，作用在船上的水动力矩平衡、而水动力沿轨迹法线方向保持常值不随时间改变，船的航速V、漂角β、角速度r皆不随时间改变，船作定常运动。船的重心G作匀速圆周运动，同时船又绕重心作匀角速度转动。

18.船舶回转运动主要特征参数。

1.定常回转直径Ds：定常回转圆的直径，为最常用的回转特征参数，

通常以相对回转直径Ds/L来表示。

2.战术直径Dt：船回转180°时，其重心距初始直线航线的距离。

一般来说Dt=（0.9~1.2）Ds.

3.纵距Ad：自转舵开始至首向改变90°时，船重心沿初始直航线前

进的距离。

4.正横距Tr：船回转90°时，重心至初始直航线的距离。

5.反横距K：船重心离开初始直航线向回转相反的方向横移的最大

距离。

6.定常回转航速Vs，漂角βs、横倾角φs。

7.回转周期T：从转舵起至回转360°所经历的时间。

19.影响定常回转直径的5个因素是什么？

1.船型

2.纵倾

3.舵

4.航速

5.回转中的横倾角

20.推导船舶定常回转时横倾角的确定公式。

21.按照操舵规律由线性响应方程求解舶的回转角速度和艏向角。