船舶操纵与摇荡

船舶操纵与摇荡

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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

稳定性。反之，若不具有直线稳定性，也不可能具有方向和位置稳定性。

4. 稳定性横准数C（直线稳定性的判断条件）？（试从稳性衡准数C的表达式分析影响稳定性的因素，并分析如何改善船舶的直线稳定性。）

答：直线稳定性的条件归结为：C=YvNr-Nv(Yr-mu1)>0，该式为稳定性横准式，系数C 称为稳定性横准数。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。如只要判断船舶是否具有直线稳定性，不必去求、，只要判断C的正负即可。在深水中，Yrr小于mu1r（离心力），故原式可以改写成：Nv/Yv

使船体水线以下侧投影面积（中纵剖面面积）向首、尾两端分布，可使|Nr|增大，即lr 增大，对稳定性有利。但首部面积增大，使侧面积中心向前移动，|Nv|增啊，lv也增大，对稳定性不利。只有增大尾部面积，如采用增加尾倾，增大呆木或尾鳍面积，既可使|Nr|增大，也可使|Nv|，减小，可改善稳定性。反之，若为了改善其他性能，必须损失一些稳定性时，可采用削小呆木，呆木开孔，增加首踵等措施。

5. 船舶回转运动的基本概念（回转圈、回转运动的三个阶段、定常回转直径、反横距、回转枢心）？

答：直线航行的船舶，将舵转至某一舵角，并保持此舵角，船将做曲线运动，称为回转运动。船舶重心的运动轨迹称为回转圈。

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（大约8—15秒时间），称为转舵阶段；（2）过渡阶段：从转舵终止到船舶进入定常回转的中间阶段，称为过渡阶段；（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。

定常回转直径：在回转运动中，船舶进入定常阶段后的回转圈的直径称为定常回转直径。满舵条件下的定常回转直径称为最小回转直径。定常回转直径与船长的比值称为相对回转直径。

反横距K：船舶离开初始直线航线向回转中心的反侧横移的最大距离称为反横距。通常K=（0-0.1）D。

回转枢心：船舶做回转运动时，在某一瞬时，船舶中纵剖面上各点的速度大小和方向是不同的，中纵剖面上漂角为零的点，即在该点上速度的方向与中纵剖面相一致，横向速度为零，称为回转枢心。

6. 回转时产生速降的原因？（阻力和推进两方面）

答：船舶在小舵角回转时，漂角很小，航速变化也不大。但在满舵回转时，漂角增大，因而使船舶前进阻力增大，离心力的前进方向分量也大大消耗了桨的推力，另一方面桨的工作条件改变，转速略有下降，效率也会降低，造成船舶前进速度显著减小，其减小量可达回转初速的40%左右，称为回转速降。

7. 回转过程中横倾角的变化？（内倾—外倾，要求会分析：舵力，流体惯性力以及离心力）

答:在转舵阶段，回转轨迹的曲率中心在回转圈外侧，作用于船体的主要是多里和横向惯性力以及它们对重心的力矩，结果使船发生向回转圈一侧的内倾。由于舵力较小，一般来说，传的内倾角是不大的；在过渡阶段，漂角和角速度不断增加，作用于船体上的水动力亦不断增大，逐渐由次要作用变为主要作用，船舶由内倾变为外倾，到定常阶段形成稳定的横倾角。实际上，水动力的增加是很快的，在使船由内倾转为外倾的倾侧力矩的迅速作用下，船舶所能达到的最大横倾角要大于定常阶段的稳定横倾角，并在1-2次摇摆之后最终稳定于值。的大小与转舵时间有关，转舵时间越短，越大。

8. 一阶K-T方程？（操纵性良好的船应该具有怎样的K、T指数；为什么直线稳定性好的