8船舶航向稳定性8
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3.4 船舶航向稳定性 一．船舶受外力作用，当外力消失后最终平衡状态分类
1．直线稳定性（动动航向稳定性）
2．方向稳定性
3．位置稳定性（静航向稳定性）
4．不稳定（旋回）
直线稳定性(本节讨论内容) 自动稳定性 ( 船舶固有稳定性 ) 航向稳定性 方向稳定性 控制稳定性 位置稳定性
（2）尾鳍大 航向稳定性好，保向性好。 （3）水上受风面积大 保向性差。
2．浮态
（1）吃水小船舶保向性＞吃水大船舶
（2）尾纵倾船舶保向性＞首纵倾
3．舵角
船舶航向稳定性好，则用小舵角即可保向；
船舶航向稳定性差，则用大舵角才可保向；
4．船速↑ →保向性↑
5．其它因素 （1）水深↓→保向性↑ （2）污底严重→保向性↑ （3）顺风浪、顺流→保向性↑
（4）螺旋（线）试验（direct spiral test）：由法国 dieudonne 提出 试验目的：判定航向稳定性的好坏，求取船舶操某一舵角时 船舶所能够达到的定常旋回角速度。
试验方法：
匀速直航后操右满舵 定常旋回 右满舵
00
（3）回舵操纵试验（回直试验、脱开试验）
试验目的：测定航向不稳定回线环高度。
试验方法：先操一指定舵角，待达到定常回转角速度后，回
正舵，然后连续记录回转Hale Waihona Puke Baidu速度
随时间 t
的变化情况，
直到回转角速度衰减至零或至某一定常用的剩余值为止，作 出（ — t ）曲线图。再操另一舷舵角重复上述过程。
衡量指标：同一左、右舵角试验所获得的剩余回转角速度之 和，即为不稳定回线环高。最优者为0，高者稳定性较差。
左满舵
试验曲线：
曲线 图A：
AOB BOA
，与 单值对应，船舶具有航向稳定性
与 多值对应，船舶不 图B：曲线 ABCDEFA AFGHIBA ， 具有航向稳定性
三．航向保向性与航向稳定性的区别
航向稳定性：非控制稳定性，是指具有一定初始回转 角速度 0 的船舶，因船体在回转时受到回转阻矩 N ( ) 作用下逐渐稳定于新航向的能力。
二．航向稳定性的判别
1．根据航向稳定性指数 T 判别
干扰消失时的回转角速度为 0
任意时刻船舶偏离航向的角速度
为： 0 e
)
t T
转向角
为： 0 T
t (1 e T
2．根据航向稳定性试验判别
（1）直航延时试验
试验目的：求得置舵于零位时，首向偏航达5°的延续时间。
试验方法：首先逆流、全速/经济航速、稳舵航行一段时间；
然后操正舵，连续记录偏航角达到0.5°、1.0°、1.5°、
2.0°、…5.0°时的时间；最后绘制（ 平均每分钟偏航角度（°/min）。 衡量指标：平均每分钟偏航角度（°/min）。
—t
）曲线，计算
（2）直航操舵试验
试验目的：求得航向稳定后，5min内维持直航所操的 平均舵角和操舵次数。 试验方法：首先逆流、全速、稳向航行一段时间；开始试验 后，连续记录5min内的操舵次数、舵角变化及其相应的连续 时间；试验结果列表填写记录，并作出（ — t ）曲线，计 算5min内平均操舵的角度和次数。 衡量指标：5min内平均操舵的角度和次数。 内河船舶规范中规定：正常天气下，操舵角度在2°～3° 以内，每分钟次数不多于10～12次为好。
保向性：控制稳定性，是指船舶在操舵等控制情况下 保持在规定航向上的能力。其衡量指标为：在正常气 象条件下，为维持直航所操的平均舵角应不超过 5°， 平均操舵次数每分钟不多于6次。
航向稳定性好，则保向性好；航向稳定性差，采用大 舵角并频繁操舵，亦可保向。
四．影响船舶保向性的主要因素
1．船型
性好。
Cb 船舶瘦长航向稳定性好，保向 （1）船型系数 L 小， B
1．直线稳定性（动动航向稳定性）
2．方向稳定性
3．位置稳定性（静航向稳定性）
4．不稳定（旋回）
直线稳定性(本节讨论内容) 自动稳定性 ( 船舶固有稳定性 ) 航向稳定性 方向稳定性 控制稳定性 位置稳定性
（2）尾鳍大 航向稳定性好，保向性好。 （3）水上受风面积大 保向性差。
2．浮态
（1）吃水小船舶保向性＞吃水大船舶
（2）尾纵倾船舶保向性＞首纵倾
3．舵角
船舶航向稳定性好，则用小舵角即可保向；
船舶航向稳定性差，则用大舵角才可保向；
4．船速↑ →保向性↑
5．其它因素 （1）水深↓→保向性↑ （2）污底严重→保向性↑ （3）顺风浪、顺流→保向性↑
（4）螺旋（线）试验（direct spiral test）：由法国 dieudonne 提出 试验目的：判定航向稳定性的好坏，求取船舶操某一舵角时 船舶所能够达到的定常旋回角速度。
试验方法：
匀速直航后操右满舵 定常旋回 右满舵
00
（3）回舵操纵试验（回直试验、脱开试验）
试验目的：测定航向不稳定回线环高度。
试验方法：先操一指定舵角，待达到定常回转角速度后，回
正舵，然后连续记录回转Hale Waihona Puke Baidu速度
随时间 t
的变化情况，
直到回转角速度衰减至零或至某一定常用的剩余值为止，作 出（ — t ）曲线图。再操另一舷舵角重复上述过程。
衡量指标：同一左、右舵角试验所获得的剩余回转角速度之 和，即为不稳定回线环高。最优者为0，高者稳定性较差。
左满舵
试验曲线：
曲线 图A：
AOB BOA
，与 单值对应，船舶具有航向稳定性
与 多值对应，船舶不 图B：曲线 ABCDEFA AFGHIBA ， 具有航向稳定性
三．航向保向性与航向稳定性的区别
航向稳定性：非控制稳定性，是指具有一定初始回转 角速度 0 的船舶，因船体在回转时受到回转阻矩 N ( ) 作用下逐渐稳定于新航向的能力。
二．航向稳定性的判别
1．根据航向稳定性指数 T 判别
干扰消失时的回转角速度为 0
任意时刻船舶偏离航向的角速度
为： 0 e
)
t T
转向角
为： 0 T
t (1 e T
2．根据航向稳定性试验判别
（1）直航延时试验
试验目的：求得置舵于零位时，首向偏航达5°的延续时间。
试验方法：首先逆流、全速/经济航速、稳舵航行一段时间；
然后操正舵，连续记录偏航角达到0.5°、1.0°、1.5°、
2.0°、…5.0°时的时间；最后绘制（ 平均每分钟偏航角度（°/min）。 衡量指标：平均每分钟偏航角度（°/min）。
—t
）曲线，计算
（2）直航操舵试验
试验目的：求得航向稳定后，5min内维持直航所操的 平均舵角和操舵次数。 试验方法：首先逆流、全速、稳向航行一段时间；开始试验 后，连续记录5min内的操舵次数、舵角变化及其相应的连续 时间；试验结果列表填写记录，并作出（ — t ）曲线，计 算5min内平均操舵的角度和次数。 衡量指标：5min内平均操舵的角度和次数。 内河船舶规范中规定：正常天气下，操舵角度在2°～3° 以内，每分钟次数不多于10～12次为好。
保向性：控制稳定性，是指船舶在操舵等控制情况下 保持在规定航向上的能力。其衡量指标为：在正常气 象条件下，为维持直航所操的平均舵角应不超过 5°， 平均操舵次数每分钟不多于6次。
航向稳定性好，则保向性好；航向稳定性差，采用大 舵角并频繁操舵，亦可保向。
四．影响船舶保向性的主要因素
1．船型
性好。
Cb 船舶瘦长航向稳定性好，保向 （1）船型系数 L 小， B