船舶耐波性预习要领
船舶设计原理4-2性能预报
3．其他因素 ．
一定时， 在 GM 一定时，从总布置上增大质量惯性半 径，可以增大Tφ ，对减小横摇有利。其他如舭龙骨、 对减小横摇有利。其他如舭龙骨、 舵等附体，双螺旋桨及附加的轴，轴包架 或轴支架 或轴支架)、 舵等附体，双螺旋桨及附加的轴，轴包架(或轴支架 、 双尾鳍、双涡尾等都对增加横摇阻尼， 双尾鳍、双涡尾等都对增加横摇阻尼，降低φa有作 用。
(4)主尺度及船型特征 主尺度及船型特征
对缓和纵摇有利；增加Cw Cw对缓和 增加L和T 对缓和纵摇有利；增加Cw对缓和 纵摇、升沉均有利，将重量向中部集中布置， 纵摇、升沉均有利，将重量向中部集中布置， 以减小纵向质量惯性半径，有利于降低纵摇。 以减小纵向质量惯性半径，有利于降低纵摇。
(二)设计时要考虑的因素 一般来说，改变主尺度的可行范围是不大的， (1)一般来说，改变主尺度的可行范围是不大的， 故通常从线型上进行考虑。对大型船舶来说， 故通常从线型上进行考虑。对大型船舶来说，首横剖 面形状采用U 型均可。 面形状采用U型、V型均可。而对于航区波长相对于船 长较大的中小型船舶，宜采用V型首横剖面形状。 长较大的中小型船舶，宜采用V型首横剖面形状。 应保证船在空载时有必要的首、尾吃水， (2)应保证船在空载时有必要的首、尾吃水，满载 时有充分的首部干舷，以改善首底砰击、 时有充分的首部干舷，以改善首底砰击、撂旋桨飞车 、甲板上浪等。 甲板上浪等。
3)调谐因素 调谐因素A 调谐因素
迎浪时调谐因素关系式为: 迎浪时调谐因素关系式为
式中， 纵摇周期。 式中，Tθ ——纵摇周期。 纵摇周期 最大纵摇和升沉运动一般发生在A＝ 最大纵摇和升沉运动一般发生在 ＝0.75－1.25 － 范围。 范围。一般采用降速措施减小Fr 使A<0.75，或改 ， 变航向以缓和船舶的运动。 变航向以缓和船舶的运动。
船舶耐波性基本知识
• 风作用于海面不仅产生不同尺度的风浪，
同时也使海面的外貌发生变化，例如出现 浪花、飞沫等现象。
• 海面的外部特征取决于风速和风时，也和
风区特点有很大关系，受到海岸、岛屿、 水探等因素的影响。在风宣接或间接作用 下的海面所呈现的外貌称为海况。一般习 惯把海况从0到9共分成10级，其要点见表 2-12。
于剧烈的摇荡，船舶在风浪中较静水中航行 时航速的降低值。
• 主动减速是指船舶在风浪中航行，为了减小
风浪对船舷的不利影响，主动调低主机功率， 使航速比静水中速度下降的数值。
• 5．螺旋桨飞车
• 船舶在风浪中航行时，部分螺旋桨叶露出水
面，转速剧增，并伴有强烈振动的现象称为 螺旋桨飞车。
• 环境条件
与耐波性 之间的关 系
• 因此，研究船舶在波浪上的航行性能愈来愈
引起人们的重视，船舶耐波性的好坏已成为 衡量现代化船舶航行性能的重要衡准之一。
• 船舶耐波性本质上是指船舶在给定的环境条
件下规定时间内完成任务的能力，它是船舶 应具有的一种能力，这种能力通过设计而赋 予，通过使用者的正确使用而发挥作用。因 此，必须充分意识到船舶的耐波性能首先是 设计出来的，一艘具有良好耐波性的船舶是 设计者的职责及水平的体现。
• 1）长峰波（二因次不规则波） • 2）短峰波（三因次不规则波）
• 二、随机过程 • 1、正态分布 • 风浪波面升高的瞬时值满足正态分布的概率
密度表达式，其形式为
• 根据正态分布的特点可知：若认为波浪是正
态的，则由波浪所引起的船体运动、船体应 力、航行中螺旋桨推力与转矩的变化等，所 有这些过程的瞬时值都是正态分布的。
作条件。
• 3、对安全性的影响
• 当激烈的运动损坏了船舶的主要部件，如主
船舶耐波性基本知识讲解
三、船舶摇荡
• 船舶摇荡是指船舶在风浪作用下产生的摇荡
运动，它们的共同特点是在平衡位置附近作 周期性的振荡运动。
• 产生何种摇荡运动形式取决于船首向与风浪
传播方向之间的夹角，称为道遇浪向。
• 所谓首向是船舶首尾线指向船首的方向，即
在Gxyz坐标系中X轴的方向。当首向与风浪传 播方向相一致时，遭遇浪向为零度，如图1-3 所示。
• 2、不规则波的叠加原理 • 叠加思想是处理不规则波的基本思想。
• 1）长峰波（二因次不规则波） • 2）短峰波（三因次不规则波）
• 二、随机过程 • 1、正态分布 • 风浪波面升高的瞬时值满足正态分布的概率
密度表达式，其形式为
• 根据正态分布的特点可知：若认为波浪是正
态的，则由波浪所引起的船体运动、船体应 力、航行中螺旋桨推力与转矩的变化等，所 有这些过程的瞬时值都是正态分布的。
象称为上浪。上浪时船首常常埋入风浪中， 海水淹没首部甲板边缘，甲板上水。上浪主 要是由严重的纵摇和垂荡引起的。 • 4、失速
• 它包括风浪失速和主动减速。 • 风浪失速是指推进动力装置功率调定后，由
于剧烈的摇荡，船舶在风浪中较静水中航行 时航速的降低值。
• 主动减速是指船舶在风浪中航行，为了减小
风浪对船舷的不利影响，主动调低主机功率， 使航速比静水中速度下降的数值。
从风那里获得的能量越多，风浪要素越大。
• 在一定风速作用下，风在相当大的风区海面
上吹了足够长的时间以后，风浪要素达到稳 定状态时的风浪，称为充分发展风浪。
• 3、海浪的分类
• (1)风浪 • 它是在风直接作用下产生的，表面看来极不规则的
海浪，也叫不规则波，是船舶航行中最经常遇到的 一种海浪。 (2)涌浪 它是由其他风区传来的波，或由于当地的风力急剧 下降，风向改变或风平息之后形成的海浪。涌的形 态和排列比较规则，波及的区域也比较大。 (3)近岸浪 当水深小于波长的1/2时，在海岸与浅滩附近所形 成的波浪。
船舶耐波性总结2讲解
船舶耐波性总结第一章耐波性概述一、海浪的描述、、。
船舶耐波性是船舶在波浪中运动特性的统称，它包括船舶在波浪中所产生的各种摇荡运动以及由这些运动引起的抨击、飞溅、上浪、失速、螺旋桨飞车和波浪弯矩变化等性能，直接影响船舶在风浪作用下维持正常功能的能力。
二、6个自由度的摇荡运动船舶任意时刻的运动可以分解为在Oxyz坐标系内船舶中心G沿三个坐标轴的直线运动及船体绕三个坐标轴的转动。
而这些运动中又有直线运动和往复运动垂荡对船舶航行影响最大，是研究船舶摇荡运动的主要内容。
船舶摇荡是指船舶在风浪作用下产生的摇荡运动，他们的共同特点是在平衡位置附近做周期性的震荡作用。
产生何种摇荡运动形式取决于船首方向与风浪船舶方向之间的夹角，称为遭遇浪向。
三、动力响应船舶耐波性是船舶在风浪中性能的总的反应，它主要包括船舶摇荡、砰击、上浪、失速、螺旋桨飞车。
剧烈的横摇、纵摇和垂荡对船舶产生一系列有害的影响，甚至引起惨重后果，主要表现在以下三个方面：1）、对适居性的影响；2）、对航行使用性的影响；3）、对安全性的影响；船舶在风浪中产生摇荡运动时，船体本身具有角加速度和线加速度，因此属于非定常运动。
第二章海浪与统计分析2-1 海浪概述风浪的三要素：风速、风时、风区长度。
风浪要素定义：表观波长、表观波幅、表观周期。
充分发展海浪条件：应有足够的风时和风区长度。
海浪分类：风浪、涌浪、近岸浪。
风浪的要素表示方法：统计分析方法。
2-2规则波的特性波面可以用简单的函数表达的波浪称为规则波。
A 0=cos kx -t ξξω（）A k ξξω为波面升高，为波幅，为波数，为波浪圆频率。
在深水条件下，波长T c λ、周期和波速之间存在以下关系 ：≈； 2=1.56T λ； c==1.25T λλ； 2=T πω； 2k=g ω 波浪中水质点的振荡，并没有使水质点向前移动，也没用质量传递。
但是水质点具有速度且有升高，因此波浪具有能量。
余弦波单位波表面积的波浪所具有的能量2A 1E=g 2ρξ2-3不规则波理论基础一、不规则波的基本概念 1、确定性关系和统计关系我们所讨论的不规则波引起的船舶摇荡运动等都是属于统计规律范畴之内的。
船舶耐波性ppt课件概要
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• 主动减速是指船舶在风浪中航行，为了减小风
浪对船舷的不利影响，主动调低主机功率，使 航速比静水中速度下降的数值。
• 5．螺旋桨飞车 • 船舶在风浪中航行时，部分螺旋桨叶露出水面，
转速剧增，并伴有强烈振动的现象称为螺旋 桨飞车。
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• 环境条件
• 所谓首向是船舶首尾线指向船首的方向，即在
Gxyz坐标系中X轴的方向。当首向与风浪传播 方向相一致时，遭遇浪向为零度，如图1-3所 示。
5
6
四、耐波性主要内容
• 1、船舶摇荡 • 其中运动显著而影响严重的是横摇、纵摇和垂
荡。
• 2、砰击 • 由于严重的纵摆和垂荡，船体与风浪之间产生
猛烈的局部冲击现象称为砰击。
• 即使仅从耐波性角度考虑，对吃水的要求
也是矛盾的，因此需要全面均衡、决定吃 水的大小。
46
• 4、初稳性高
• 1）初稳性高是船舶安全的重要衡准，同时也
是横摇的重要参数，它影咱横摇固有周期，减小初稳性高时 ，横摇固有周期增加，横摇缓和，幅值减小 。
• 2）须注意，在任何情况下都必须保证初稳性
高具有适当的数值。如果初稳性高过小，不 仅降低了船的抗风能力，而且在顺浪中，当 波峰位于船中时，有可能丧失稳性而倾覆。
11
• 因此，研究船舶在波浪上的航行性能愈来愈引
起人们的重视，船舶耐波性的好坏已成为衡 量现代化船舶航行性能的重要衡准之一。
• 船舶耐波性本质上是指船舶在给定的环境条件
下规定时间内完成任务的能力，它是船舶应 具有的一种能力，这种能力通过设计而赋予，通过者而使的发用正挥确作 。因此，必须充分意识到船舶的耐波性能首先 是设计出来的，一艘具有良好耐波性的船舶是 设计者的职责及水平的体现。
第六章 船舶耐波性
二、风浪等级及耐波性基本概念
浪级
浪 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 级 名 无 微 小 轻 中 大 巨 狂 狂 怒 称 浪 浪 浪 浪 浪 浪 浪 浪 涛 涛 高 (m ) 0 < 0 .1 0 . 1 ≦ H 1 /3 < 0 . 5 0 . 5 ≦ H 1 /3 < 1 . 2 5 1 . 2 5 ≦ H 1 /3 < 2 .5 2 . 5 ≦ H 1 /3 < 4 . 0 4 . 0 ≦ H 1 /3 < 6 . 0 6 . 0 ≦ H 1 /3 < 9 . 0 9 . 0 ≦ H 1 /3 < 1 4 .0 1 4 .0 ≦ H 1 /3 浪
船舶概论
第六章 船舶耐波性
——征服波涛 ——征服波涛
2010年 2010年8月
目录 一、船舶摇荡运动 二、风浪等级及耐波性基本概念 三、船舶耐波性试验研究 四、船舶耐波性数值计算研究 五、改善耐波性的若干措施
一、船舶摇荡运动
一条集装箱船， 一条集装箱船，实船航行
一、船舶耐波性的基本概念
船舶摇荡运动定义 船舶摇荡运动： 船舶摇荡运动： 船舶绕纵轴（ 1横摇——船舶绕纵轴（船长方向）的往复摇动 横摇 船舶绕纵轴 船长方向） 2纵摇——船舶绕横轴（船快方向）的往复摇动 船舶绕横轴（ 纵摇 船舶绕横轴 船快方向） 首摇——船舶绕垂直轴（ 船高度方向 ） 的往复 船舶绕垂直轴（ 3 首摇 船舶绕垂直轴 船高度方向） 摇动 4垂荡——船舶沿垂直轴的往复运动 垂荡 船舶沿垂直轴的往复运动 5横荡——船舶沿横轴的往复运动 横荡 船舶沿横轴的往复运动 6纵荡——船舶沿纵轴的往复运动 纵荡 船舶沿纵轴的往复运动
三、船舶耐波性的试验研究
耐波性水池 船舶耐波性形状 往往近乎方形。 往往近乎方形。 配备有造波装置， 配备有造波装置， 可以模拟自然界 出现的各种海浪、 出现的各种海浪、
船舶耐波性基本知识
一个合适的环境，使他们能有效地进行工作。 乘员的工作能力受两种运动特性的影响，即 加速度和横摆幅值。 • 加速度引起人们晕船。一般来说，发生晕船 的频率随加速度增加而平行增加。最大的加 速度发生在船尾或船首，主要是纵摇和垂荡 产生的。 • 横据角影响人的运动能力。
• 3、上浪 • 船舷在风浪中剧烈摇荡时风浪涌上甲板的现
象称为上浪。上浪时船首常常埋入风浪中， 海水淹没首部甲板边缘，甲板上水。上浪主 要是由严重的纵摇和垂荡引起的。 • 4、失速
• 它包括风浪失速和主动减速。 • 风浪失速是指推进动力装置功率调定后，由
于剧烈的摇荡，船舶在风浪中较静水中航行 时航速的降低值。
• 所谓首向是船舶首尾线指向船首的方向，即
在Gxyz坐标系中X轴的方向。当首向与风浪传 播方向相一致时，遭遇浪向为零度，如图1-3 所示。
四、耐波性主要内容
• 1、船舶摇荡 • 其中运动显著而影响严重的是横摇、纵摇和
垂荡。 • 2、砰击 • 由于严重的纵摆和垂荡，船体与风浪之间产 生猛烈的局部冲击现象称为砰击。 • 砰击多发生在船首部。砰击发生时首柱底端 或船底露出水面，然后在极短的时间内以较 大的速度落入水中而发生猛烈的撞击。
• 2、不规则波的叠加原理 • 叠加思想是处理不规则波的基本思想。
• 1）长峰波（二因次不规则波） • 2）短峰波（三因次不规则波）
• 二、随机过程 • 1、正态分布 • 风浪波面升高的瞬时值满足正态分布的概率
密度表达式，其形式为
• 根据正态分布的特点可知：若认为波浪是正
态的，则由波浪所引起的船体运动、船体应 力、航行中螺旋桨推力与转矩的变化等，所 有这些过程的瞬时值都是正态分布的。
第十章 耐波性
第十章耐波性学习目标知识目标1.船舶摇摆对船舶的危害；2.船舶静水摇摆周期、波浪周期；波浪表观周期；3.船舶谐摇对船舶的危害及如何避免；4.减摇装置及减摇原理。
能力目标1.能计算船舶静水摇摆周期、波浪周期；波浪表观周期。
第一节概述船舶耐波性是船舶在波浪中运动特性的统称，它包括船舶在波浪中所产生的各种摇荡运动以及由这些运动引起的砰击、飞溅、上浪、失速、螺旋桨飞车和波浪弯矩变化等性能，直接影响船舶在风浪作用下维持其正常功能的能力，历来是船舶及其他海洋结构物的设计和使用者十分关心的问题。
研究船舶在波浪中产生的一系列运动，是学习船舶耐波性的首要目的。
了解了船舶在波浪中运动机理后，就可以探讨保证船舶在波浪中航行安全和维持其使用功能的措施。
在海上航行的船舶，像任何刚体一样，可以产生六个自由度的运动。
为了研究这些运动，通常采用以下右手坐标系(见图10-1)：图10-1 研究船舶运动的坐标系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 轴在中线面内，平行于基面，指向船首为正；z轴向上为正。
x、y和z 轴可近似认为是船体的三根惯性主轴。
Oxyz坐标系内船舶重心G沿坐标轴的直线运动船舶任意时刻的运动可以分解为在及船体绕三个坐标轴的转动。
在这些运动中又有单向运动和往复运动之分，因此共有12种运动形式，如图10-2所示。
习惯采用的名称见表10-1。
表 10-l 12种运动形式的习惯名称图 10-2船舶的运动形式图 10-3 船的遭遇浪向船的遭遇浪向见图10-3，横浪对横摇影响最大；顶浪顺浪产生纵摇；纵荡，垂荡。
耐波性是船舶在风浪中性能的总的反应，它包括以下主要内容。
1.船舶摇摆船舶摇摆是指在外力作用下船舶产生倾斜，当外力消除后船舶围绕原平衡位置所的往复运动。
其中运动显著而影响严重的是横摇、纵摇和垂荡。
2.砰击由于严重的纵摇和垂荡，船体与风浪之间产生猛烈的局部冲击现象称为砰击。
砰击多发生在船首部。
砰击发生时首柱底端或船底露出水面，然后在极短的时间内以较大的速度落入水中而发生猛烈的撞击。
舰船耐波性试验规范
舰体波浪载荷需测记下列项目： a．中横剖面左右舷(甲板边板或舷侧顶板)的应力 b．沿纵向左舷或右舷甲板边板处的应力；
c．重负荷处的应力分布； d．艏底部的砰击压力； e．局部结构应力。 5.6 艇体波浪载荷
艇体波浪载荷需测记下列项目： a．同 5.5a； b．同 5.5b； c．指定位置上的冲击加速度； c．指定位置上的冲击压力； e．重负荷处的应力分布。
5 试验项目
5.1 波浪 用测波仪测量波浪，在罗经上判断浪向并记录。
5.2 相对风向和风速 用风速仪测量风速和风向的平均值并记录。
5.3 航速 在 GPS 接收机上读取航速并记录。
5.4 舰船运动 舰体运动需测记下列项目：
a．舰体纵摇角； b．舰体横摇角； c．指定位置上的舰体垂向运动加速度。 5.5 舰体波浪载荷
5.7 其他测量项目 其它测量项目包括除 5.1～5.6 之外的选测项目，包括：
a．艏摇角，艏摇角速度、横摇角速度，纵摇角速度，及相应的角加速度； b．垂荡，船艏相对波面的运动，舰体水平加速度； c．波浪中桨轴扭矩、推力和转速； d．艏底部出水频率和砰击频率； e．砰击时的冲荡应力，艏部外飘部的砰击压力。
14 船舶耐波性试验概要
以容易地求得一定速度下不同波长时波浪上的阻力增量△Rw=Rw Rs，其中Rw是波浪中船模的总阻力，Rs是静水中阻力。
试验的结果通常表达为K△R～ωe 曲线，如图14-15 所示。K△R为阻 力增量△Rw的无因次系数，可表达为
但是，若阻尼与横摇角速度不是线性关系，则直接由衰减曲线求 2就比较困难。为此，引入消灭曲线=f(m)求无因次衰减系 数。
由衰减曲线可方便地求出消灭曲线，如图14-7所示。其中 =i-i+1，m =(i+i+1 )/2 当阻尼为线性规律时，由式(11-53 )得:
二、静水中强迫横摇试验
力，因此船模在波浪中拖曳时的阻力比船模在静水中拖曳
时的阻力大为增加。这部分增加的阻力称之为波浪中的阻 力增量，它是由在波浪中拖曳航行的船模总阻力减去相同 速度下船模在静水中拖曳航行时的总阻力而得。
船模在波浪中与静水中阻力的测量方法一样，可以用通常 的阻力仪测量。图14-12 为用悬挂重量法测量在波浪中船 模阻力的示意图。阻力与垂荡、纵摇运动的测量是同时进 行的。船模的拖曳点应放在重心G 上，并使拖曳的钢索尽 量放长，以免纵摇运动引起阻力的误差和减小垂荡运动引 起的阻力误差。
冲箱式造波机是由冲箱和曲柄连杆机构组成的。冲箱 横剖面的形状如图14-8 (a) 所示，曲柄连杆机构的作用 是使冲箱作近似于简谐运动的垂直振荡运动。波浪由冲箱 的凸面产生，而在平的一面实际上不产生波浪。
图14-8 造波机 (a) 冲箱式; (b) 摇板式; (c)气动式 1-调节阀门; 2-压力可以变化的钟; 3-鼓风机
水池试验---孤波
水池试验---不规则波
Seakeeping Tests
Ponce Vessel Seakeeping
14船舶耐波性试验
此外，静水中强迫横摇可揭示大角度横摇的非线性阻尼特性， 对于研究波浪中船舶倾复非常有用。
在船舶方案设计阶段，为了预估横摇运动性能，通常利用船模
试验求横摇无因次衰减系数2 。其方法是，将满足相似规律并
经校准好的船模置于静水中，使船模横倾一角度，然后任其自由 横摇，通过装在船模里的陀螺仪传送横摇角信号，由示波器记录 横摇衰减曲线。
在线性阻尼规律下，可按式(11-48)直接由衰减曲线求 ，即：
(4) 瞬态波试验:
• 在水池中产生一系列波，其频率随着时间从所要求的最高 频率到最低频率线性地减小。传播快速的波(低频)赶上慢 速的波(高频) ，那么在某一瞬时于水池中的某一点产生 一包含全部频率在内的很大的波，测量船模在这一瞬时最 大波上的瞬时反应。通过对波及运动的谱分析，求得频率 响应函数。
试验船模的重量等于船壳的重量、仪器重量和可 调压载的重量之和。为了能够调节船模满足与实 船的相似关系，可调压载的重量应为总重量的1/3 左右，这样就要求船模制造得薄而轻。
Байду номын сангаас
船模与实船还应遵守质量分布相似，由表14-1得:
动力校准求 船模惯性矩
静力校准求 重心位置
静力校准求 重心位置
θ G
Vs Vm
0
由上式可得到：
λ0
如何保证船模与实船重力相似与惯性力相似？
为保证船模和实船之间的重力相似和惯性力相似 条件，除几何相似外，还应使运动速度相似、自 摇周期相似；在船模排水量、重心的纵向位置和 垂向位置、船模的质量惯性矩等满足表14-1中的 对应关系。因此，在进行模型试验前必须首先对 船模的重量、重心位置和质量惯性矩进行校验， 使之与给定的实船数据相对应。
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。
舰船耐波性试验规范
2 试验目的
测定舰船耐波性能；寻求实船试验与模型试验的相关性；检验理论预报的精度和可 信度；寻求减缓舰船摇荡运动的有效措施。
3 试验仪器、设备
3.1 保证船 试验时必须提供保证船，该船应能在试验所要求的浪级下安全航行并履行其工作职
责。 3.2 测试用仪表
测试用仪表应按国家计量法的规定经过计量检定合格并处在规定的有效周期内，其 量程和精度与试验检测的要求相适应。
试验前后应对所有仪器仪表检查、校验和标症。在试验现场待试期间应保持良好状 态。 3.3 测试仪表的安装
测试仪表应按照测试项目的要求及有关操作规程安装在合适的位置上，并注意防 潮。防止在试验过程中因松动、振动及外界环境等因素影响测试结果的正确性。陀螺仪 应安装在船体重心附近。
7 试验结果的分析和评定
7.1 舰体运动和波高幅值的统计值与其均方根值间的关系 舰体运动和波高幅值的统计值按式(1)计算：
X m = Kf m0 ………（１） 式中：Xm――舰体运动和波高的单幅统计值。对于波高，单位为m；对于纵、横角，单 位为（°）；对于垂向运动加速度，单位为m/s2；
(完整版)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。
第四章船舶耐波性试验
船模在波浪中的运动和增阻试验
1。船模在波浪中阻力的测量方法
悬挂重量法测量 在波浪中船模阻力的 示意图，试验时按预 先确定的几个航速逐 一进行。在每个航速 下，改变波长作出固 定航速下总阻力随波 长的变化曲线见下图。
1。船模在波浪中阻力的测量方法 试验结果表达为曲线
阻力增量
船模宽
波幅 船模长
阻力增量与波高的平方成比例
船模在波浪中的运动和增阻试验
2。波浪中实船阻力增量的平均值预估
由于：
船模在波浪中的运动和增阻试验
2。波浪中实船阻力增量的平均值预估 不规则波中阻力增量平方根的谱密度为：
由船模试验确定
船长
实船阻力增量平均值：
六、船模尺度选择 尺度的选择要慎重考虑，应根据池壁效应、
造波机的波长范围、池长、车速等因素来确定。 通常船模长度在2到4米。
池壁效应
池壁效应
第四章 船舶耐波性试验
第二节 静水中自由和强迫横摇试验
静水中自由和强迫横摇试验
一、静水中自由横摇衰减试验（实船或船模） 1。试验目的：确定横摇固有周期、无因次衰减系数
1。冲箱式造波机
曲柄连杆机构的作 用是使冲箱作近似简谐 运动的垂直振荡运动。
船模在波浪中的运动和增阻试验
一、实验设备 2。摇板式造波机
由平板和四连杆机构组成，四连杆机构使 平板绕下端的水平轴摇荡。
船模在波浪中的运动和增阻试验
一、实验设备 3。气动式造波机
由鼓风机和调节阀门组成，通过调节阀 门来控制气体对水面的压力变化而产生波浪。
和附加质量惯性矩。
2。实船自由横摇的具体做法： 按预先的排水量浮于静水面上，实验指挥者
船舶工程师耐波性设计能力提升
船舶工程师耐波性设计能力提升在广阔无垠的海洋上，船舶的航行安全与性能表现很大程度上取决于其耐波性设计。
对于船舶工程师而言，提升耐波性设计能力不仅是职业发展的关键，更是保障船舶在复杂海况下稳定运行的重要职责。
耐波性设计是一个综合性的工程领域，涉及到流体力学、结构力学、船舶动力学等多个学科的知识。
要提升这一能力，首先需要对相关基础理论有深入的理解和掌握。
船舶工程师应当系统学习流体力学中的黏性流体理论、势流理论，以及波浪理论等，这些理论是分析船舶在波浪中运动和受力的基础。
同时，结构力学中的强度和刚度分析方法也是不可或缺的，它们有助于评估船舶结构在波浪载荷作用下的安全性。
实践经验在耐波性设计能力的提升中起着至关重要的作用。
船舶工程师应积极参与实际项目，从船舶的初步设计到详细设计，再到后续的试验和改进阶段，全程跟进。
通过实际操作，能够更直观地理解理论知识在工程中的应用，积累解决实际问题的经验。
例如，在船舶模型试验中，观察船舶在不同波浪条件下的运动响应，分析试验数据，找出设计中的不足之处，并提出改进方案。
这种实践经验的积累能够培养工程师敏锐的洞察力和解决问题的能力。
掌握先进的设计工具和软件也是提升耐波性设计能力的重要途径。
随着计算机技术的飞速发展，各种专业的船舶设计软件应运而生。
这些软件能够快速准确地进行船舶水动力性能的模拟分析，为设计工作提供有力的支持。
船舶工程师需要熟练掌握如 ANSYS、STARCCM+等主流软件的使用方法，能够根据设计要求进行建模、网格划分、边界条件设置，并对计算结果进行准确的解读和分析。
同时，还应关注软件的更新和发展，及时学习和应用新的功能和算法，以提高设计效率和质量。
与同行的交流和合作也是提升耐波性设计能力的有效方式。
船舶工程领域的发展日新月异，通过参加行业会议、研讨会和技术交流活动，船舶工程师可以了解到最新的研究成果和工程实践经验。
与同行专家的交流能够拓宽视野，激发创新思维。
在合作项目中，不同背景和经验的工程师共同探讨问题、分享观点，能够互相学习、取长补短，共同提升耐波性设计水平。
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第二章 海浪与统计分析
1、风浪的三要素：风速、风时、风区长度。风浪要素定义：表观波长、表观波幅、表观周期。海浪分类：风浪、涌浪、近岸浪。风浪的要素表示 方法：统计分析方法。 2、规则波（简单的函数表达的波浪）的特性
T= 2 0.8 g
=1.56T 2
c=
=1.25 T
=
2 = kg T
k=
Hale Waihona Puke 2 g3、不规则波：确定性关系和统计关系、叠加原理、随机过程、瑞利分布的统计特性平均波幅、三一平均波幅；十一平均波幅；百一平均波幅 4、谱分析的理论分析（时域分析法与频域分析法） ：谱密度函数是从频率域角度描写随机过程，相关函数则从时间域角度描写随机过程，两者之间 存在傅里叶变换关系
R（ = Sx1 （）e j d x ）
M ( )=-D h
arctan
2 1 2
m =K 0 sin t= m sin t
0
相对横摇角（甲板上浪）和绝对横摇角（晕船） M m Dh m
） = -I M（ = - （ I x x + J x x） xx
垂荡固有周期：
T 2.8 CVP d
结论：纵摇与垂荡的固有周期是相近的
3、不规则波顶浪航行时纵向区域划分：亚临界区域、临界区域、超临界区域
T
第五章 船舶耐波性设计和实船试验
1、主尺度对耐波性的影响：船长（影响纵摇和垂荡） 、船宽（影响稳性和横摇） 、吃水（影响横摇、纵摇、垂荡）初稳性高、船型系数、干舷和舷弧 也有一定的影响。 2、船舶形状对耐波性的影响：船舶型线、静稳性曲线形状、球鼻艏 3、耐波性指标：单项指标（船体的运动幅值、横摇运动周期、绝对加速度、相对波面运动波浪中的失速） 、综合指标（作业时间百分比、期望航速 百分比） 4、耐波性实船试验的组织和实施：选择适当测试海域和时间、编写试验大纲、测量仪表的准备和调试、试验、分析
4、横摇最终方程： 间相位差
2 m sin t
横摇角为：
1 -
m
0
2 2
4 2 2
定义放大因数（横摇幅值与有效波倾之比）
1 -
1 4 2 2
2 2
（1）放大因数趋近于零，相当于横摇周期很小的船在很大的波浪中随波逐流（2）放大因数趋近于无穷大，相当于大船在短波
· T 2 Ixx
Dh
2.01
CB h
杜爱尔公式
zg d
T 0.58
B2 4z 2 g h
估 算 法
T
0 .8 B h
提高横摇固有周期的有效方式是保证足够稳性的前提下尽可能小 h
10、横摇阻尼系数：可靠的方法是模型试验，工程上常采用经验公式计算（贝尔登、尼古拉耶夫、渡边） 11、非线性横摇：横摇角的确定
A 87.5C1C2C3 0.216
12、横摇减摇装置：舭龙骨、减摇鳍、减摇水舱、减摇陀螺、舵减摇、减摇重块
第四章 船舶纵摇和垂荡
1、纵摇和垂荡的耦合运动计算（流体静力、兴波阻力、附加惯性力） 2、固有周期计算：纵摇固有周期： 4、斜浪中船舶摇荡：
C VC 0 S
T 2.8 CVP d
中岿然不动（3）放大因数=1 时为船舶谐摇状态，船舶横摇幅值很大。 5、横摇的谐摇状态及临界状态：谐摇区（0.7-1.3） ，衰减因数越小，幅值越大（阻尼为 0，放大因数无穷大） 6、不规则波横摇：主成分波（波长 30-50 倍三一平均波高） 、有义成分波（2B-60 倍三一平均波高）;亚临界区域（船舶谐摇波长小于 2 倍船宽） 、 临界区域（船舶谐摇波长位于主成分波波长区间） 、超临界区域（船舶谐摇波长大于有义波长区间） 7、模型试验确定横摇频率响应函数（几何相似、运动相似、动力相似） ：记录不同波长产生的横摇幅值和规则波的波高，计算放大因数，最后计算 不同频率下的频率响应函数。 8、横摇水动力系数的确定：横摇惯性矩（惯性半径法、杜爱尔公式） 、加藤公式、附加惯性矩 9、横摇固有周期：
-
能量角度来定义谱密度
S（ = x ）
1 2
2 A i
谱密度曲线下的面积是单位波面积内波浪总能量的量度，当然是衡
量海况严重程度的主要因素。 5、风浪的谱密度公式：P-M 谱、ITTC 谱、JONSWAP 谱、方向谱 6、线 性系 统的响 应关 系横摇 的频 率响应 函数:
Y
A m
0
3、横摇的受力分析：基本假设（波峰线平行于船体中线面、船宽远小于波长、横摇角较小、入射波流场不受船体存在的影响） ，所受力矩：复原力 阻尼力矩
2
0
M （ ） = -2 N -W
2
（ 大角 度+小 角度 ） 惯 性力 矩
A
波浪扰动力矩 波倾角与横摇角之
船舶耐波性预习要领
第一章 耐波性概述
1、耐波性定义：是船舶在波浪中运动特性的统称，包括船舶在波浪中所产生的各种摇荡运动以及由这些运动引起的抨击、飞溅、上浪、失速、螺旋 桨飞车和波浪弯矩变化等性能，直接影响船舶在风浪作用下维持正常功能的能力。 2、12 种运动形式的习惯名称（转动与直线、单向与往复） 3、航行环境条件和耐波性之间关系（船舶摇荡、抨击、上浪、失速、螺旋桨飞车） 4、船舶摇荡运动主要研究有波浪干扰引起的船舶往复运动，其中横摇、纵摇和垂荡对船舶航行影响最大，是研究船舶摇荡运动的主要内容。船舶摇 荡是指船舶在风浪作用下产生的摇荡运动，他们的共同特点是在平衡位置附近做周期性的震荡作用。产生何种摇荡运动形式取决于船首方向与风浪 船舶方向之间的夹角，称为遭遇浪向。 （顺浪、尾斜浪、横浪、首斜浪、顶浪） 5、剧烈的横摇、纵摇和垂荡对船舶产生一系列有害的影响，甚至引起惨重后果， （船舶在风浪中产生摇荡运动时，船体本身具有角加速度和线加速 度，因此属于非定常运动）主要表现在以下三个方面： 对适居性的影响（加速度和横摇幅值） 、对航行使用性的影响（抨击、甲板上浪、螺旋桨飞车） 、对安全性的影响（稳性）
=
A A
船上的遭遇周期:
Te =
C-V cos
7、风级和浪级：风速的大小从 0 到 12 分成 13 级的蒲福风级；风级与风速的关系,一般习惯把海况从 0 到 9 分为 10 级。
第三章 船舶横摇
1、横摇运动研究方法，线性理论（时间线性系统，横摇运动为常微分方程）及非线性理论（叠加原理不适用） 2、表观重力（表观重力沿着波面的法向方向） ，有效波倾 矩