2_船舶操纵性基础_6学时_

（2）推定新航向距离DNC 在操舵转向之前，准确地推定 操舵点至转向点的距离。
DNC t1 57.3 C V (T tan ) 2 K 2
'
ΔC C
R V K
B
ΔC/ 2 O

57.3 C V t1 DNC L(T ' tan ) K 2 2 式中： δ —— 所操舵角（º）； t1 ——操舵时间（s）； ΔC——转向角。
操纵手册包括全部驾驶台操纵性图上的全部
信息。

除实船试验结果外，操纵手册中的其他操纵信 息是通过理论计算获得的。
三、船舶操纵性指数

动坐标系船舶运动方程
m(u vr ) X m(v ur) Y Izr N
三、船舶操纵性指数


1、一阶（近似）船 舶操纵运动方程

缺乏操纵性资料、操纵引起的误差是产生碰撞的
主要原因之一。

为使船舶操纵性有关信息的内容和格式达成一致，
1987年11月，IMO大会通过了A601（15）决议， 要求船舶配备：

引航卡； 驾驶台操纵性图； 船舶操纵手册。
二、船舶必备操纵性资料

1、引航卡（Pilot Card）

船长与引航员之间关于船舶操纵性能进行信息 沟通的资料卡。 船舶每次到港由船长填写引航卡。 内容包括：

§2-1 船舶操纵性概述

船舶操纵性可以分为： 常规操纵性，包括小舵角的保向性、中等舵角 的初始回转性以及减速或增速操纵性。 应急操纵性，包括大舵角（一般为满舵）的旋 回性和全速倒车的停船性。

2、航行环境影响下的操纵性
风中操纵性 流的影响 受限水域操纵性 浅水操纵性 岸壁效应
2．操10º 舵角改向60º 时的新航向距离DNC。
例题


解：
1、滞距Re：
V L T T T T L V
t1 Vt1 Re V (T ) LT 2 2

所以：
18 1852 3 Re 150 1.55 246 .4 m 3600 2
例题
假设一物体的转动惯性 矩I为，当它以角速度r 回转时，所遭受的粘性 阻尼为N r， N是阻尼 系数。此外，当其尾部 转过一角度后，会产 生一个作用在物体上的 力矩M ，M表示单位 角度产生的力矩，则该 物体的运动方程（野本 方程）为：
I r N r M
I M rr N N
T r r K
三、船舶操纵性指数

船舶的旋回性指数 K（turning ability index），单位为1/s；
M 单位舵角旋回力矩 K N 单位角速度旋回阻尼

K表示旋回性优劣，K越大，旋回性越好。 船舶的追随性指数 T（turning lag index），单位为s；

t / T
T 指数是系统的时间常数（sec），其符号决定船 舶是否具有航向稳定性，其大小决定船舶航向稳 定性的优劣。
2、间接判别参数





T 为正值，船舶具有航向稳定性，T 越小，航向稳 定性越好，反之则越差； T 为负值，船舶不具有航向稳定性。 因此，操纵性指数T可以作为判断船舶是否具有直 线运动稳定性的参数，即： 船舶具有直线运动稳定性的充分必要条件是T指数 为正值。 实际船舶操纵中，船舶转向后操正舵，如果发现船 舶长时间不能稳定在新航向上直线航行，则说明该 船航向稳定性较差，即T 较大；反之，则航向稳定 性较好，即T 较小。

3、船舶操纵性的判别



实船试验 旋回试验 Z 形操纵试验 螺旋试验或逆螺旋试验 回舵试验 停船试验等等。 “直接判据” 试验结果，通常有旋回试验的进距（纵距）、 横距、旋回初径、定常旋回直径等。 “间接 （或分析）判据” 操纵性指数K、T 等。
二、船舶必备操纵性资料
本船的主尺度
操纵装置性能 船在不同载况时主机不同转速下的航速 船舶特殊操纵装置（侧推器），等等。

二、船舶必备操纵性资料

2、驾驶台操纵性图（Wheelhouse Poster）

驾驶台操纵性图是一种详细描述船舶旋回性能
和停船性能的图表资料。

张贴于：驾驶台显著位置。
内容包括：


解：
2、旋回直径D：
L V K K K K V L
2V 2L D K K

所以：
2 57.3 150 D 1375 .2 m 1.25 10
例题


解：
3、进距Ad：
D 1375 .2 Ad Re 246 .4 934 m 2 2
一、操纵性指标及其判别 1、船舶操纵性能（IMO 操纵性标准）

固有稳定性（Inherent dynamic stability） 保向性（Course-keeping ability） 初始回转性/改向性（Initial turning/coursechanging ability） 首摇抑制性（Yaw checking ability） 旋回性（Turning ability） 停船性（Stopping ability）
T ’、K ’ 变化


可见，T ’、K ’值是同时减小或同时增大的，即： 提高船舶旋回性，将使追随性受到某种程度的降低； 追随性的改善又将导致船舶旋回性的某些降低。 注意：当δ增加时，T ’、K ’ 值同时减小，但T ’ 值减小 的幅度要比K ’ 大，因此船舶的舵效反而变好。
4、区分船舶操纵性
一、航向稳定性的概念 1、船舶运动稳定性 1）稳定性定义：

定义：指物体在受外界干扰，使其偏离原定常 运动状态，当干扰消失后，物体是否具有回复 到原定常运动状态的能力。 判别： 不能回复，不具有稳定性 能回复，具有稳定性 恢复较快，稳定性好

2）航向稳定性

稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵， 船舶运动稳定性分类：
第2章 船舶操纵性基础
§2-1 船舶操纵性概述 §2-2 航向稳定性与保向性 §2-3 船舶变向性能 §2-4 船舶变速性能 §2-5 船舶操纵性试验 §2-6 船型参数对操纵性的影响
§2-1 船舶操纵性概述

船舶操纵性能（maneuverability）是指船舶对驾 引人员实施操纵的响应能力总称。
深水和浅水（h/d＝1.2），满载和压载情况
下船舶的旋回圈轨迹图及制动性能（停船试
验）资料。
二、船舶必备操纵性资料

3、船舶操纵手册（Maneuvering Booklet）

详细描述船舶实船操纵性试验结果的手册；
它是重要的船舶资料之一； 内容包括： 旋回试验、Z形操纵试验和停船试验的试验 条件、试验记录以及试验分析等；

T

I 船舶转动惯量 N 单位角速度旋回阻尼
T表示追随性优劣，T越小，追随性越好，应舵 较快； T如果为负值，船舶航向不稳定。
三、船舶操纵性指数

2、无因次化操纵性指数
K 、T 指数被广泛用来评价船舶的操纵性能 K 参数的单位为1/s, T参数的单位为s。 用无因次值K′、T′来表示
可能出现失误。
二、航向稳定性的判别
1、直接判别参数-实船试验结果

螺旋试验结果： 把定常旋回角速度作为舵角的函数，可以得 到：
r r
c
a
δ
d 具有航向稳定性的船舶
b
δ
航向不稳定的船舶
1、直接判别参数-实船试验结果

逆螺旋试验结果

r
航向稳定：

与螺旋试验结果相似；
δ— r 曲线出现多值对 应的S形曲线。
r r0 e
t / T

r0 T

例题

某船满载时船型尺度为 L×B×d=150m×20.5m×9.23m，船速V=18kn， 舵角转至10º 历时3s，10º 舵角时的T ’=1.55， K’=1.25。

试求：

1．操10º 舵角旋回时的滞距Re、旋回直径D和
进距Ad；


4、新航向距离DNC： 57.3 C V t1 DNC L(T tan ) K 0 2 2

所以：
57.3 60 181852 3 150 (1.55 tan ) 643.4 m 1.2510 2 3600 2
DNC
§2-2 航向稳定性与保向性
t1 Re V (T ) 2
G δ
5、操纵性指数的应用****

（3）改向中转头惯性角的估计 当船舶在未转至新航向之前，准确掌握回舵，即 发出正舵口令的时机，这是如何估算转头惯性角 的问题。
T r r K

对于具有航向稳定性的船舶，当具有初始转头角 速度r0并操正舵时，则： 从操正舵至稳定于新航向，船舶转头惯性角： 转头惯性角 是衡量转头惯性强弱的重要指标。
位置稳定
方向稳定
直线稳定
2）航向稳定性

稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵， 船舶运动稳定性分类：
直线运动稳定或动航向稳定： 船舶重心轨迹最终回复为一直线，航向发生 了变化。 方向稳定或静航向稳定： 船舶重心轨迹最终回复为与原航线平行的另 一直线。 位置稳定： 船舶重心轨迹最终回复为沿原航线（航迹） 的延长线上。

① T小、K大：追随性和旋 回性都好的船舶。


操舵后，船舶应舵快，转头角 速度增加快，定常旋回角速度 大，旋回圈小。 如拖轮、渔船及定线的集装箱 班轮。 ①