武汉理工大学期末考试操纵与耐波试卷

A 卷
一、名字解释 1.首向角 2.直线稳定性 3.舵平衡比 4.有效波倾 5.最大有义波长 二、填空题
1.航速V 与定坐标0X 之间的夹角叫做_____________。

2.具有方向稳定性的船一定同时具有___________稳定性。

3.某船无因次 1.5K =, 2.0T =，P 指数为____________。

4.从T 指数的物理解释看，T 越大，其跟从性____________。

5.回舵试验曲线为r ——t 曲线，具有直线稳定性的船，当舵角回零时，___________。

6.海浪是各态历经的__________，其瞬时值符合____________分布。

7.横摇放大因数与频率响应函数关系是2
0()A m Y K g φξφ
φωωα=。

8.船模缩尺比为λ，若实船的波浪周期为Ts ，则试验波浪周期应为_________。

9.若船舶吃水d=1.0m ，粗估纵摇固有周期值为________。

10.船在规则迎浪中航行的垂荡和纵摇运动，发生共振的条件为___________。

三.选择题
1.水动力导数的量级及符号为：（1）＞0大量；（2）＜0大量；（3）＜0小量
2.船舶做水平面运动，定坐标0X 与动坐标X 之间的夹角叫做：（1）航速角；（2）首向角；（3）漂角
3.船舶航行如果不操舵，最多只能具备的稳定性是：（1）位置；（2）方向；（3）直线
4.船舶在回转初期，在舵力作用下产生：（1）内倾；（2）外倾；（3）不倾
5.相当惯性系数与相当阻尼系数之比为：（1）应舵指数T ；（2）回转性指数K ；（3）转首性指数P
6.瑞利分布参数R 等于：（1）随机变量的均方值；（2）随机变量的方差；（3）幅值的均方值
7.横摇放大因数峰点对应波长小于2B ，则横摇角处于：（1）临界区；（2）超临界区；（3）亚临界区
8.若自然波长为λ，首斜浪对纵摇扰动相应波长为1λ，则：（1）1λλ＞；（2）1λλ＜；（3）1=λλ 四、简答题
1.试写出水动力Y 的线性表达式，并试分析水动力导数V Y 、V N 的正负以及量级。

2.稳定性衡准数为1)v r v r C Y N N Y mu =--（，C 值的大小表达什么含义？由式分析为什么
L/B 小的肥大船稳定性差。

3.试分析为什么应舵指数T 是表征船舶航向稳定性的指标。

4.设初始条件为0t =，0r r =，写出船在静水中线性阻尼力矩形式下的横摇运动微分方程，并写出其解的形式，从而分析运动特点。

5.右上图为某船顶浪纵摇试验结果，试分析船舶顶浪的运动特点。

（图看不清） 五、计算题
1.某船在定常回转时由罗经上发现14s 首向角变化了28°，实测航速v=11kn ，求该种状态下的回转直径。

2.某直线航行船舶（0δ=），受到外界突然扰动，扰动去掉之后由船上角速度陀螺测量表明：9s 后回转角速度减小一半，试估算该船航向稳定性指数T 。

3.已知某船横摇固有周期014T =秒，无因次阻尼衰减系数0.12μ=，计算：（1）求使船发生共振之波长λ；（2）若波浪最大波倾角为00.52rad α=，有效波倾系数00.85K =，求共振时最大横摇幅值；（3）上述条件不变，且在斜浪中航行，浪向o 150β=，求共振时最大横摇幅值。

4.某船，船长L=100.0m ，B=16m ，横摇固有周期为T=11s ，以在三一平均波高/3=3.0A m ξ的风浪中横浪前行，试判断其横摇临界状态。

5.从波浪记录得到的波高特性如下表所示：
（1）确定平均波高，有义波高，波浪个数n=120。

（2）假设幅值符合瑞利分布，写出分布参数R 的表达式。

和有义统计值。

（3）若知瑞利分布参数R=18,求幅值随机过程的方差2
B卷
一、名词解释
1.枢心
2.位置稳定性
3.表观重力
4.海浪谱
5.有义波高
二、选择题
Y的负值：（1）增加；（2）减小；（3）1.增加船舶尾部侧投影面积，使得水动力导数
r
不变
2.船舶航行中，如果不操舵，则最多只能具备：（1）位置稳定性；（2）方向稳定性；（3）直线稳定性
3.初始回转的有因次角加速度参数C大小表示下列哪个性能的好坏：（1）稳定性；（2）回转性；（3）转首性
4.船舶在静水中线性阻尼规律下的横摇运动，随时间的增加，其横摇周期：（1）增加；（2）减小；（3）不变
5.确定规则余弦波的参数需要：（1）1个；（2）2个；（3）3个
6.不规则波中的纵摇峰值所满足的概率密度函数为：（1）正态分布；（2）；（3）
三、填空题
1.对于不稳定的船枢心P的定义是______________________，枢心一般位于船的前半部，枢心P与重心G的距离通常可以近似等于__________。

N________________。

2.几何形状左右对称的船舶，水动力导数=
u
3.船舶回转圈的直径越大，其回转性越___________。

4.船舶在回转过渡阶段，产生反向横移的主要力是______________。

5.操纵运动一阶K-T微分方程表达式为_________________，阶跃操舵情况下其解为_______________。

6.船在静水中无阻尼横摇的等时性含义是_________________。

7.与横摇角加速度(t)θ成比例的力矩称为惯性力矩，其表达式为_____________。

8.线性阻尼规律下的横摇，每半个周期其振幅的衰减规律为22/θθ=____________。

9.波面上的流体质点所受合力方向垂直于波面，此合力称为_______________。

10.船在规则迎浪中航行的垂荡和纵摇运动，发生共振的条件为_____________。

11.当谐摇波长大于最大有义波长时，船舶航行于_______________区域。

四、简答题
1.为什么说不操舵，船舶最多只具备直线稳定性？
2.试分析水动力导数v Y 、v N 的正负及量级。

3.试分析回转过程一阶段水滴型潜艇潜入水中，重心总较浮心为低。

作图并说明其在定常回转运动过程中潜艇的横倾方向（假定水动力作用于浮心）。

4.要操舵直线航行的船舶，在小扰动0r 初始条件下，写出一阶K-T 微分方程的解，并分析指数T 为什么能表征航行稳定性好坏。

5.写出有效波倾0m α与最大波倾角0α之间关系表达式。

0m α表达的含义是什么？
6.船舶在规则波中的横摇运动解用放大因数K θα来表达，试写出K θα具体表达式，并绘出曲线示意图。

分析谐调因子00∆=，∞，1三种情况下的横摇运动特点。

7.据谱分析法，写出船舶在不规则波中运动统计值的预报步骤。

五、计算题
1.某船长L=32m ，操右舵至一定舵角，经过一定时间后该船进入定常回转，此时测得重心处前进速度u=1.5m/s ，横向速度v=4m/s ，定常回转角速度r=2°/s 。

试求：（1）船舶重心定常回转速度V ；（2）重心定常回转漂角β；（3）重心定常回转直径D ，相对回转直径D/L 。

2.若已知某船L=100m ，V S =16km/h ，应舵指数T=16s ，转舵指数K=0.05（1/s ）。

求无因次应舵指数'T 、转舵指数'K 、转首性指数P 。

3.缩尺比为16的船模，由静水中横摇衰减试验测得其横摇周期为5秒，无因次衰减系数0.1，试求：（1）相应实船的横摇周期；（2）相应实船发生谐摇之规则波长；（3）共振时实船横摇角对波幅频率响应函数值，取有效波倾系数0.7。

4.某船实测的纵摇幅值的统计表如下：
试求：（1）从实测结果直接求纵摇运动平均幅值，有义幅值，1/10最大平均幅值；（2）假设纵摇幅值符合瑞利分布，写出分布参数R 的表达式；（3）若知瑞利分布参数R=19.0，求纵摇幅值随机过程的方差2σ和纵摇有义统计值。

操纵性
一、船舶运动方程
1.水动力导数
2.现行操纵运动微分方程
二、航向稳定性和回转性
1.稳定性衡准数C、干扰力臂、抗干扰力臂
2.改善稳定性的措施
3.回转的三个过程、特点、表征回转性好的数值范围：回转圈（5个概念）；CP；三个阶段的受力分析（水滴形与普通型）
4.为什么回转性与稳定性矛盾
5.为什么不操舵只具有直线稳定性，枢心、漂角
三、船舶对操舵的响应
1.回转阻尼预报圈
2.K、T物理解释、运动学意义
3.纵距、横距、KT值的关系
四、自由自航船舶操纵性实验
1.回转实验特点
2.螺线/逆螺线实验
3.Z形操舵试验、概念、特征图
4.尺度作用产生的原因
5.了解操纵性衡准
五、舵设计
耐波性
一、海浪与统计分析
1.风浪三要素、风浪要素定义（表现波状、波幅、周期）、风浪、风级、涌浪
2.史密斯效应、有义波高、叠加原理、长/短峰波、各态历经性、正态分布、瑞利分布
3.海浪谱有关概念（密度、窄宽谱……）
4.不规则海浪研究思路
5.谱分析法
二、船舶横摇
1.共振
2.表观重力、有效波倾及假定、阻尼成分
3.放大因数曲线、分析
4.几个状态（压临界、临界、超临界）、不规则波中横摇特点
5.固有周期特点、改善横摇、线性阻尼下船舶横摇
6.消灭曲线表达、了解共振横摇角和哪些因素有关
三、船舶纵摇与垂荡
1.简化假定，纵摇、垂荡特点，纵向运动特点
2.规则波中纵摇试验分析
3.斜浪中共振横摇，横波中的共振
4.斯图罗哈数、遭遇频率。