船舶操纵性指数KT
船舶操纵习题集
船舶操纵习题集（杲）第一章船舶操纵性能一、知识点1.船舶操纵性能船舶操纵性能包括船舶变速性能、旋回性能、航向稳定性和保向性、船舶操纵性指数(K、T指数)的物理意义及其与操纵性能的关系、船舶操纵性试验和IMO船舶操纵性衡准的基本内容。
2.船舶变速性能船舶变速性能包括船舶启动性能、船舶停车性能、倒车停船性能及影响倒车冲程的因素和船舶制动方法及其适用。
3.船舶旋回性能船舶旋回性能包括船舶旋回运动二个阶段及其特征、旋回圈及旋回要素的概念(旋回反移量、滞距、纵距、横距、旋回初径、旋回直径、转心、旋回时间、旋回降速、横倾等)、影响旋回性的因素和旋回圈要素在实际操船中的应用(反移量、旋回初径、进距、横距、旋回速率在实际操船中的应用，舵让与车让的比较)。
4.航向稳定性和保向性航向稳定性和保向性包括航向稳定性的定义及直线与动航向稳定性、航向稳定性的判别方法、影响航向稳定性的因素、保向性与航向稳定性的关系和影响保向性的因素。
5.船舶操纵性试验船舶操纵性试验包括旋回试验的目的、测定条件、测定方法，冲程试验的目的、测定条件、测定方法，以及Z形试验的目的和试验方法。
二、练习题(一)选择题(请选择一个正确或最合适的答案)1.船舶启动过程中，为保护主机。
A.先开高转速，在船速达到与转速相应的船速时再逐级减小转速B.先开低转速，在船速达到与转速相应的船速时再逐级加大转速C.先开低转速，在螺旋桨转动起来后就开高转速D.先开低转速，在转速达到相应的转速时再逐级增大转速2.船舶由静止状态进车，达到相应稳定航速的前进距离。
A.与船舶排水量成正比，与相应稳定船速的平方成正比B.与船舶排水量成正比，与相应稳定船速的平方成反比C.与船舶排水量成反比，与相应稳定船速的平方成正比D.与船舶排水量成反比，与相应稳定船速的平方成反比3.船舶由静止状态进车，达到相应稳定航速的前进距离。
A.与船舶排水量成正比，与达到相应稳定航速时的螺旋桨推力成正比B.与船舶排水量成正比，与达到相应稳定航速时的螺旋桨推力成反比C.与船舶排水量成反比，与达到相应稳定航速时的螺旋桨推力成正比D.与船舶排水量成反比，与达到相应稳定航速时的螺旋桨推力成反比4.船舶由静止状态进车，达到相应稳定航速的时间。
船舶总体设计5-1主尺度
7.载货量系数（DW/△） 载货量系数（ 载货量系数 △ 即船舶载货量与船舶排水量之比。 即船舶载货量与船舶排水量之比。 在同一排水量下，载货量系数越高， 在同一排水量下，载货量系数越高，船舶装载 能力就越大，船舶经济效益将越好。 能力就越大，船舶经济效益将越好。 京杭运河标准船型DW/△值在 之间； 京杭运河标准船型 △值在0.75—0.8之间； 之间 川江及三峡库区标准船型DW/△值在 川江及三峡库区标准船型 △值在0.6—0.7 之间。 之间。 8.单位功率载量（t/kW） 单位功率载量（ 单位功率载量 ） 在相同航道条件下，单位功率载量越大，反映 在相同航道条件下，单位功率载量越大， 船舶阻力越小，船舶性能越优良。 船舶阻力越小，船舶性能越优良。 京杭运河标准船型t/kW值在 值在2—3之间。 之间。 京杭运河标准船型 值在 之间
（2）调查研究 ）
调查研究是搞好设计的重要环节。从设计开 调查研究是搞好设计的重要环节。 始以至整个设计过程中都要进行调查研究， 始以至整个设计过程中都要进行调查研究， 当然主要而大量的调研工作是在设计之初。 当然主要而大量的调研工作是在设计之初。 调研的内容包括: 调研的内容包括 查阅文献资料，调查航线、港口情况； 查阅文献资料，调查航线、港口情况； 现有同类实船的调研； 现有同类实船的调研； 调查船厂的生产能力等情况。 调查船厂的生产能力等情况。 通过调研掌握新船主尺度限制， 通过调研掌握新船主尺度限制，形成母型船 要素一览表，获得新船设计的思想、 要素一览表，获得新船设计的思想、方法及 各种有用的数据资料。 各种有用的数据资料。
(4)满足用船部门 船东 对新船的使用要求 满足用船部门(船东 对新船的使用要求; 满足用船部门 船东)对新船的使用要求 (5)满足客观条件 航区航线、港口、建造 满足客观条件(航区航线 满足客观条件 航区航线、港口、 厂等)对新船主要要素的限制 对新船主要要素的限制; 厂等 对新船主要要素的限制 （6）新船的经济性要求：努力提高新船 ）新船的经济性要求： 的经济性。 的经济性。
(完整word版)船舶运动学习题讲解
船舶运动学习题讲解欧珊（TEL：131********）2009-6-52009-3—61.针对船舶航行过程中某具体位置,绘制动、定坐标系，船舶相对轨迹位置以及主要运动参数。
定坐标系：O 0—X 0Y 0Z 0；动坐标系：O —XYZ ；重心坐标:x OG ，y OG 航速V ：重心G 处瞬时速度，在动坐标系上分量为u 和v 航速角0ψ:X 0 轴到V 的夹角 漂角β：V 到X 轴的夹角 首相角ψ：X 0 轴到X 轴的夹角首相角ψ=航速角0ψ+漂角β舵角δ:左舵为正定常回转角速度r:首相角的时间一阶导数dtd r ψ=枢心P ：船舶在回转时，中线面上漂角为零的点，也就是横向速度为零的点.作业情况：将航速方向定义为与X 0轴方向平行，这时候航速角0ψ为零，若不是定义为与X 0轴方向平行，则需注明航速角0ψ。
2。
线性操纵运动学模型中八个线性水动力导数说明其含义并分析数量级大小。
答：（1）位置导数v Y ，v N航行时产生漂角β，v Y v ⋅代表阻尼力，与v 方向相反，由图知首尾产生的升力方向一致,所以v Y 是一个大的负值,v N v ⋅是由v 引起的回转力矩，首尾相互抵消,通常流线型机翼压力中心在前缘1/4弦长,船首作用占优势,故导数Nv 是一个不很大的负值。
作业情况：通过绘图说明问题的很少，比较多的都是用文字描述,且说法简单.3．方程组（1—13）比坐标原点位于G 的一般方程组（1—9）多出了三项,2。
ψ-G mX 、。
ψG mX 、⎪⎭⎫⎝⎛ψ+。
u v mX G 请分析其物理意义。
答:2。
ψ-G mX ：表示因动坐标系旋转而引起的在X 方向的惯性力；SY SL BY B L S1u BβVvx<v Y vV小负值v N 1u。
ψG mX ：表示因动坐标系旋转而引起的在Y 方向的惯性力；⎪⎭⎫⎝⎛ψ+。
u v mX G :表示因动坐标系旋转而引起的转动力矩.作业情况：部分同学只是将书上的推导过程罗列出来，没有对其物理含义进行分析。
船舶电力推进原理及系统组成
船舶电力推进原理及系统组成付品森【摘要】船舶电力推进是船舶市场一个方兴未艾的话题。
通过对电力推进各个组成环节的介绍，深入技术细节，由一般原理分析出电力推进系统的特点，并与主柴油机推进系统进行比较，得出2种推进方式的优缺点，对造船厂、船东、设计人员进行船舶推进系统选型时具有借鉴作用。
【期刊名称】《江苏船舶》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】6页(P29-34)【关键词】螺旋桨;电力推进;效率;操纵性能【作者】付品森【作者单位】上海博格推进器国际贸易有限公司,上海200035【正文语种】中文【中图分类】U664.319世纪40年代俄国科学家用蓄电池和直流电机在一条小船上做了电力推进的试验，船舶电力推进系统从概念形成至今已经有170余年的历史。
其后到20世纪80年代，电动机由于受到调速技术限制，船舶电力推进技术发展一直缓慢。
船舶电力推进一般采用直流电机推进。
直流电机电压低，电流大，尺寸大，重量大，效率低，同时电流电机需要电刷换向，元件多，维护成本高，这些技术因素一直制约着电力推进的广泛应用。
到20世纪70年代，高频开关电子元器件的发展推动了变频技术的进步，电力电子技术的兴起给船舶电力推进技术的发展带来了新的契机。
船舶电力推进在民船上取得了突破性进展。
到20世纪末，新造民船已有30%采用电力推进。
到21世纪，每年的市场有近10%的增长。
交流电力推进的一个核心的问题就是采用何种类型的调速系统。
变频器从20世纪60年代开始，相继发展了电压源型、电流源型、脉宽调制型等各种变频器。
目前使用的交流变频器可分为间接变频(交-直-交变频)以及直接变频(交-交变频)2大类。
前者是目前变频器的主流，可用于各种功率的各种机械，适用于与异步电动机组成调速系统;后者则可用于5 000 kW以上的特大功率及低速驱动的情况，适用于与同步电动机组成调速系统。
从我国船舶设计制造的现状来看，采用电力推进的功率规模一般在5 000 kW以下，所以间接变频系统是当前电力推进所采用的主要形式。
船舶操纵性指数K、T.
船舶操纵性指数
• 影响K、T指数的因素
船舶操纵性能指数K、T值，将随舵角、吃水、吃水差、 水深与吃水之比、船体水下线型等因素的变化而变化，且 其规律较为复杂，但总体来讲，具有如表1－2所列的趋势。 影响因 素 K、T变 化 舵角 增加 同时 减小 吃水 增加 同时 增大 尾倾 增加 同时 减小 水深 变浅 同时 减小 船型 越肥大 同时 增大
t T
)
船舶操纵性指数应用
• 船舶操纵性指数K、T的具体运用
按K、T指数区分船舶操纵性 船舶定常旋回直径D的估算 推定新航向距离DNC 改向中转头惯性角的估算 判断船舶航向稳定性
船舶操纵性指数应用
• 无因次化操纵性指数
为了便于比较不同船舶之间的操纵性，常 将操纵性指数K、T作无因次化处理，即消去 其量纲。
M Ir
该物体的转动方程式为：
M Nr Ir
船舶操纵运动方程
• 野本（Nomoto）一阶操纵运动方程
对上式进行如下处理：
I M r r N N
r K Tr
同样的，将船舶看成钢体，当船舶操任一舵角 ，船首 转过一定角度，转手角速度为 r 。上述公式就相应的成为 了船舶操舵时的船首转动方程。
• 整体性（Abkowitz为代表）
把船体、螺旋桨、舵叶看成一个不可分的整体；三者间 的干扰力看不出来。
• 响应性（Nomoto为代表）
将船体、螺旋桨、舵叶三者看成一个整体，从操舵者的 角度出发，一船舶转首为目标，从而得出船舶航向对所操舵 角的一种响应。
船舶操纵运动方程
• 船舶动稳性 • 公式：
J x M c
船舶操纵性指数概念
（2）船舶的追随性指数 T （turning lag index），单位为秒； T=I/N 船舶转动惯量/单位角速度旋回阻尼； T表示追随性优劣，T小，追随性好，应舵较 快； T如果为负值，船舶航向不稳定。
甲类船长操纵知识点(1)
最大反移量：1%L船尾：10-20%L一般商船纵距：0。
6.-1.2%D t旋回直径：0.9-1.2% D t横距：0.5% D t漂角β：3-15O转心P：1/3-1/5L，首柱后旋回时间：6min 超大型增加一倍减速常C：4min倒车冲程：6-8L空载是满载: 30-40%停车冲程：8-20L 大型：24L空载是满载：70-80%K’ 1.5-2.0T’ 1.5-2.5CPP旋回直径： 1.5-2.0LVSP………………..： 1.0-1.5L旋回中速度下降最大：1/2-1/4原航速旋回初径：D t=3-6L首倾增加1%，D t/L减小10%超大型船舶旋回性好，旋回直径大污底多，保向性：好船舶启动至常速进距：满载：20L空载：10-13L ,1/2-1/3满载进距倒车冲程何时启动倒车：船速降至：60-70%主机转速：25-35%蒸汽机：60-90S内燃机：90-120S汽轮机：120-180SCPP比TPP：60-80%船舶试验场地风流要求：风<5级浪<4级主机功率>85%最大功率船速>90% 海上主机功率为额定功率的：90%……………..转速…………………….：96-97%港内主机转速为海上常用的：70-80%………倒车………………………….. ：60-70%IMO操纵性指示：A D进距≤4.5L D T≥5L SSD≤15L 初旋回性＜2.5L沉深横向力明显变化：h/D=0.65-0.75浅水阻力明显影响：H<4D (水深<4倍吃水,一般商船)附加质量/附加惯性矩急剧影响：H <1.5D浅水旋回性明显影响：H<2D…………..…….引起重视：H<5D侧推功效有效发挥：小于4节不明显：大于8节浅水舵效：差主操舵装置舵柄多少时动力操纵：≥120MM 辅………………………………………………..：≥230MM人为操舵不能超过：160N舵有35O有效舵角减小：10-13O低舷侧舵效：差抛开锚出链长度：>4节锚链长度/水深=2.5时，Pa=1.4Wa(空气)=1.6Wa(水中)水中锚重：0.87空气中（万吨船）2KT\单锚淌航距离：1L3KT\ (1)1.5KT\...................：0.5L2KT\双锚淌航距离：0.5L淌航距离:单锚：190M双锚：170M走锚抓力：<2/3Pa风速20M/S，出链长：S=3H+90……….30m/s，…………：S=4H+145万吨级锚地水深：15-20M…………………..…...：1.5d+2/3λ（d:吃水，λ最大波高）深水区H最大：≤1/4总链长港内单锚所需半径：R=L+（60~90）M………双………………..：R=L+45 M距浮标：R=L(链长)+L(船长)距浅滩：R= L(链长)+2L(船长)两锚泊船之间R=L+2S+4r （L：船长，S:出链长，r：定位误差）大风浪中距10米等深线：≥2NM，最好（3-5NM）八字锚的合适夹角：30-60°（有60-90°选这个）…………………加止荡锚长度：1.5-2.5H拖锚制动出链长： 2.5倍水深拖锚掉头………….： 2.5-3.0倍水深横风抛双锚先后顺序：进上退下抛锚前余速：一般万吨船：2节，大型船：0.5节大风浪中锚链张力最大时刻：α=0时（α链的受风角）…………………冲击张力……….…：α=θ稍后，接近极位置时（θ船的受风角）中小型船冲击张力：3-5倍受风力大型船………………..：2-3倍受风力大风浪中抑制偏荡加压载水：75%满载四分之三尾倾偏荡大，尾驾偏荡小CPP易受波浪影响拖船申请：总吨位：11%载重量：7.4%马力： 1万吨需1000马力DWT>5WT：0.05 DWT5>DWT>2：0.065 DWTDWT<2WT: 0.075 DWT吊拖拖缆俯角：<15°长度：4H 或45M 取大者冰区航行拖缆长：20-40M大船极限航速：5-6KT风动力系数：M型：最小（0/180），最大（30/150）风转船力矩系数：M型：最小（0、90、180），最大（45、135）水动力系数：Λ型：最小（0、180），最大（90）水动力矩系数：M型：最小（0、90、180=0），最大（45、135）流致漂移公式：D=V c.t.80% （V c流速m/s，t掉头时间）风致漂移公式：V w=0.038√B/Ld•Va海图水深误差：H<20M：0.3M 20<H<100：1M 欧洲富裕水深建议（一般船舶）：外海：20%港外：15%港内：10% ……………………………..（VLCC大型船舶）：15%、10%、5%日本…………………………………………..：D<9M：5%9<D<12M：8%D>12M：10%VLCC（马六甲、新加波）： 3.5M岸壁效应出现： 1.7B船吸作用出现：L1+L2…………….加剧：1/2（L1+L2）船吸引力、转船力矩与速度：V2成正比船吸引力与横距：D4成反比船转船力矩………：D3成反比接近港口或锚地的备车时间：一般情况：剩余航程10NM、1H环境良好：5NM、0.5H集装箱船（一般情况）：5NM、0.5H集装箱船（情况复杂）：10NM、1H靠码头停车淌航距离：1NM保持舵效的最小航速：手操舵：2-3KT自动舵：8节以上直升机接近船舶操纵：船尾：左顶30°其它：右顶30°船舶进港制动时机：距泊位：3-5L船速：3-4KT掉头所需水域：自力掉头：3L用锚：2L一艘拖轮：2L两艘拖轮：1.5L顺流抛锚掉头流速：1-1.5KT预靠泊码头长度：120%L一般船舶首抵泊位中时余速：≤2KT大型船舶离泊位前1L时余速：≤1KT空载横风靠码头余速应：提高靠泊横移速度：一般船舶：≤15CM/S大型船舶：2-5CM/S10MM水深抛开锚链长不易绞起：2节船舶离泊摆出角度：流急：10°流缓：20°不得超过：40°静水港拖尾掉头：一般：<30°横风：尾顶风冰区转向不得超过：30°系单浮时：横距：1-1.5B纵距停车: 0.5-1L系双浮时：抛锚点距连线：30-40M尾靠泊方式船首双锚交角：20°并靠锚泊船：5-6级：下风侧3-4级：上风侧浮坞一般与水流：平行干坞…………………：垂直坞内收妥锚，闸内可备双锚申请进船闸信号旗：K字旗4万吨油船停车后失效航速： 3.2KT超大型船离锚点1NM时，控制余速：2KN2NM…………………….：4KN超大型系船墩缆强数：20条以上………………单点缆绳长度： 1.5倍导缆孔到水面高度系泊浮筒安全要求：风速：<30m/s流速：<5节白天大冰山视距：10NM晴夜望远镜看到冰山：1NM3米冰山雷达可测距离：2NM高大冰山…………………….：10NM海水温度1.1℃，距离冰山：100-150NM ………………0.5℃………………..：50NM冰区尾倾保持：1-1.5M几级横风不易进入冰区：5级以上4/10冰量航行：8节破冰船后船间距：2-3倍破冰般长其余船……………..：2-3倍自身船长冰区抛锚链长：<2H………………冰厚：<10CM冰锚尺寸：2×0.7×0.25M桥梁法线与航道方向：<5°大洋中最易产生波浪：波长：80-140M周期：7-10S斜度：1/13-1/40最陡斜度：1/10最大能量波长：40H1/3最大有效波长：60 H1/3波速V W= 1.25√λ波周期V T=0.8√λ横倾角θ=7.92√a横摇周期Tθ=0.8.B/√GM纵摇周期Tθ=C√L垂荡周期T h=2.4√d深水波：H>λ/20Tθ/τ:<1: 摇的快，上浪少>1：……..慢，……..多=1：谐摇谐摇区间：0.7< Tθ/τ<1.3 GM>B/10: 摇的快GM<B/30: 摇的慢GM=B/25：最好货船T：压载：7-10S满载：9-14S油船T: 压载：<6S满载：>14S纵摇周期：客船<客货<货船<油船易拍底：L≈L、d/L<5%减小拍底压载：2/3满载, 1/2船首大风浪螺旋桨叶入水：20%-30% …………..压载：50-53%夏季吃水………….尾倾：1%L大风浪中老旧船舶可：漂滞拖船脱浅拖力：0.01-0.015N自主脱浅拖力：0.01N*60%海上拖带拖缆长度： 1.5-2.0（L1+L2）……………………..悬垂量：6%S 或（8-13M）………………安全系数：近/平静：4远/大浪：6-8组合拖带链长：41.3M9米以下引航员软梯扶手柱直径：32MM直升机降落纵横倾：4°/5°电动舵角指示器误差：1°锚机过载拉力：>1.5倍额定斯恰诺(Scharnow)旋回法节省：1-2NM并靠在航船舶接近角：10-20霍尔锚抓力系数：3-5 ……………链……….：0.75-1.5尾靠泊锚点距码头： 1.1L船+L链一字锚力链/惰链长度：一般：3、3流急：4、3冰区可常速航行：<4/10-5/10……..应慢速航行：>6/10-7/10顶流拖首掉头防后缩：后半段，即转过90后顺流抛锚掉头防后缩：转过70°后大型油船旋回直径大，时间长，降速大抛板法测定纵距：航迹纵距（受流的影响，所以非直线、对水运动）Z形试验称为：标准操纵性试验基本阻力取决于：吃水、船速水动力系数取决于：漂角、水深单锚泊流急时出链长度：+1节系单浮锚需绞起，系双浮，锚可以不绞起但要松长，锚点在两浮中间拖网作业额外信号：≥20米，应显示围网作业……………..：无长度规定，可显示冲程是对水的移动距离浅水稳定性变好，追随性变好重载旋回初径增大大型船舶比一般的货船：旋回性好，相对旋回初径小，旋回滞距大船舶尾倾，风力增大，风动力点前移，偏荡周期减小，幅度大，剧烈顺浪的危害：冲浪、打横、稳性降低、协摇转车：盘车机冲车：压缩空气试车：燃油点火转车：0.5H换油：1H提前备车：1-2H船首有球鼻首将降低保向性和航向稳定性滑失、拌流越大推力越大（拌流提高推进器效率）拌流使舵效变差拖轮被横拖导致倾覆倒拖导致与大船碰撞顺风是舵效好直升机横摇5 纵摇4°大风浪中走锚多为首尾附近，横风下水道顶流过湾在中央偏凹岸，顺流在水道的中央横摇减轻措施没有改变吃水差。
03船舶对操舵的响应
(3-2)
( N r mxG u1 ) r ( s ) ( I z N r ) sr ( s ) ( I z N r ) r (0) N ( s )
船舶操纵性与耐波性
第3章 船舶对操舵的响应
邱磊 qiu-lei01@
第三章 船舶对操舵的晌应
《船舶操纵性与耐波性》课件
3.1 操舵响应模型
3.2 操纵性指数 3.3 操纵性指数的物理解释
3.4 K、T指数在船舶设计中的应用 3.5 K、T指数的适用范围
船海系：邱磊
第3章 船舶对操舵的响应(Response mod
v (t )e st dt r (t )e st dt
0
LAPLACE变换: 可把微分方程化 为容易求解的代 数方程来处理， 从而使计算简化
时域 频域
船海系：邱磊
( s ) L t (t )e st dt 0
拉普拉斯变换
船海系：邱磊
3.1
操舵响应模型
《船舶操纵性与耐波性》课件
我们知道:对时间t的线性操纵运动微分方程组(l-25) 第一方程 与后两方程无干扰,故可从式(1-25) 去耦,只考虑后两式即:
Yv v ( m Yv )v (Yr mu1 )r (Yr mxG )r Y
N v v ( N v mxG )v ( N r mxG u1 ) r ( I z N r ) r N
考虑到： 对式(3-1)两边作拉氏变换。
第1章 船舶操纵基础理论
第一章船舶操纵基础理论通过本章的学习，要求学员概念理解正确，定义描述准确，对船舶操纵性能够正确评估，并具有测定船舶操纵性能的知识。
根据船舶操纵理论，操纵性能包括：1）机动性（旋回性能和变速运动性能）2）稳定性（航向稳定性）第一节船舶操纵运动方程为了定量地描述船舶的操纵运动，我们引入船舶操纵运动方程，用数学方法来讨论船舶的运动问题。
一、船舶操纵运动坐标系1．固定坐标系Ox0y0z0其原点为O，坐标分别为x0，y0，z0，由于我们仅讨论水面上的船舶运动，因此，该坐标系固定于地球表面。
作用于船舶重心的合外力在x0，y0轴上的投影分别为X0和Y0对z0轴的合外力矩为N2． 运动坐标系Gxyz其原点为点G （船舶重心），坐标分别为x ，y ，z ，该坐标系固定于船上。
这主要是为了研究船舶操纵性的方便而建立的坐标系。
x ，y ，两个坐标方向的运动速度分别为u 和v ，所受的外力分别为X 和Y ，对z 轴的转动角速度为r ，z 轴的外力矩为N 。
二、 运动方程的建立根据牛顿关于质心运动的动量定理和动量矩定理，船舶在水面的平面运动可由下列方程描述：y 0⎪⎩⎪⎨⎧===ϕZ og o og o I N y m Y x m X该式一般很难直接解出。
为了方便，将其转化为运动坐标系表示，这样可以使问题大为简化。
经过转换，得：⎪⎩⎪⎨⎧=+=-=r I N ur vm Y vr u m X Z )()( 该方程看似复杂，但各函数和变量都与固定坐标系没有关系，因此，可以使问题大为简化。
三、 水动力和水动力矩的求解对于上述方程中的水动力和水动力矩可表示为：⎪⎩⎪⎨⎧===),,,,,,(),,,,,,(),,,,,,(δδδr v u r v u f N r v ur v u f Y r v u r v u f X N Y X经过台劳级数展开，可得X ，Y ，N 对各自变量的偏导数，称为水动力导数和水动力矩导数，它们可以通过船模试验求得。
KT的解释船舶运动学
指数K 、T 的物理意义1. 指数K 、T 的物理意义（1）力学意义由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=C/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。
为了提高船舶的操纵性，我们总希望它惯性尽可能小，而舵产生的回转力矩尽可能大，也就是希望T 尽量小，K 尽量大。
1. 指数K 、T 的物理意义（2）运动学意义按给定的初始条件：t=0，r=0，可以求解上述方程式，得到船舶转向角速度的表达式：对于具有航向稳定性的船舶，T ＞0，T 绝对值越小，随着t 的增大，e-t/T 将衰减得越快。
对于不具有航向稳定性的船舶，T ＜0，随着t 的增大，e-t/T 将不衰减，也就是说，船舶将继续旋转。
T 的运动学意义为：是系统的时间常数，它的符号决定了运动的稳定性，它的大小决定了船舶达到定常旋回角速度的时间，其因次为sec 。
对于具有航向稳定性的船舶，t →∞时，r =K δ，K 值越大，r 越大。
K 的运动学意义为：船舶受单位持续舵角作用下产生的最终旋回角速度，其因次为1/sec 。
指数K 、T 的无因次化 2. 指数K 、T 的无因次化及其量值（1）K 、T 的无因次化 诺宾在此基础上进一步建议用机动性参数P 来衡量船舶的机动性，P 定义为：分析上述一阶操纵运动方程的解，可以看出：P 值实际上是在操单位舵角后，船舶航行一个船长距离时，按一阶模拟得到的航向角的变化值。
有的资料上称 P 为“舵效指数” 2. 指数K 、T 的无因次化及其量值 （1）K 、T 的无因次化对e-1/T 展开成幂级数，则可得)()(00/0/T Te V L K t P TV L V L t -+==-=δψ)1()(/1T e T T K t P '-'+'-'==δψ)()(/1T Te t K t P T -+==-δψ)1()()()()()(/1/0//100T T V L V L t T e T T K t P T Te V L K t P T Te t K t P '--=-'+'-'==-+==-+==δψδψδψ可见，舵效指数 P 与K’、T’的比值有关。
船舶操纵性总结
操纵性绪论操纵性定义：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。
操纵性内容：1. 航向稳定性：表示船舶在水平面内的运动受扰动而偏离平衡状态，当扰动完全消除后能保持其原有平衡状态的性能。
2．回转性：表示船舶在一定舵角作用下作圆弧运动的性能。
3．转首性和跟从性：表示船舶应舵转首及迅速进入新的稳定运动状态的性能。
4. 停船性能：船舶对惯性停船和盗车停船的相应性能。
附加质量和附加惯性矩：作不定常运动（操纵和耐波运动）的船舶，除了船体本身受到愈加速度成比例的惯性力外，同时船体作用于周围的水，使之得到加速度。
根据作用力和反作用力，水对船体存在反作用力，这个反作用力称为附加惯性力。
附加惯性力是与船的加速度成比例的，其比例系数称为附加质量。
船舶操纵一、操纵运动方程1.1坐标系一、固定坐标系：固定坐标系是固结在地球表面，不随时间而变化的，如图所示。
首向角ψ：X 0与X 的夹角（由X 0转向X ，顺时针为正）。
二、运动坐标系：运动坐标系是固结在船体上的，随船一起运动的，如图所示。
重心坐标：X OG 、Y OG ； 船速：V 重心G 瞬时速度； 航速角ψ0：X0轴与船速V 夹角(顺时针为正)；漂角：β船速与X 轴夹角(顺时针为正)； 回转角速度：γ=dψdt；回转曲率：R 右舷为正； 舵角：δ左舷为正。
三、枢心：回转时漂角为零点、横向速度为零的点。
1.2线性运动方程一、坐标转换00cos sin sin cos ψψψψ=-=+G G x u v y u v二、简化方程当重心在原点处：X G =0 运动坐标系一般方程：三、对于给定船型、给定流体中的运动情况船型参数和流体特性为已知条件； 操纵运动为缓变过程，忽略高阶小量； 忽略推进器转速影响；操舵过程短暂，忽略转舵加速度。
则可将给定船型流体中受力情况表示如下：由泰勒展开式，用水动力导数表示如下：四、简化后的操纵运动线性方程式：2()()()ψψψψψψ=--=++=++G G Z G X m u v x Y m v u x N I mx vu 00cos sin ψψ=+G G X mx my 00cos sin ψψ=-G G Y mymx ()()ψψψ=-=+=z X m u v Y m v u NI (,,,,,,)(,,,,,,)(,,,,,,)X X u v r u v r Y Y u v r u v r N N u v r u v r δδδ===v r v r v r v r Y Y v Y r Y v Y r Y N N v N r N v N r N δδδδ=++++=++++11111()()()()()()()()v v G r r G v v z r G r v ur v u u r r v u rm Y v Y v mx Y r mu Y r Y mx N v N v I N r mx u N r N δδδδ+=++∆+∆=+--+-+-=--+-+-=1.3水动力导数一、定义：匀速直线运动时，只改变一个运动参数，其他不变引起的作用于船舶水动力对运动参数的变化率。
船舶操精品课件
第一章 船舶操纵性能
第三节 螺旋桨的致偏作用
一、单螺旋桨横向力
（一）沉深横向力（SWT)又称侧压力或水面效应横向力
1.SWT产生原因：螺旋桨上桨叶露出水面或空气卷入。
2.后果：以右旋单车船为例，进车时，该力推尾向右，
使船首向左偏转；倒车时使船首向右偏转。左旋式单车
船的偏转方向相反。
Qu
正车
右旋单车船
M=PN·ℓ
ℓ=L/2cosδ
l
PN
G L/2
M=kARVR2 sinδ·L/2cosδ=1/4kLARVR2sin2δ
第一章 船舶操纵性能
2.系泊时 船速为零，但一旦螺旋桨正转，其排出流作用在舵叶上， 同样会产生正压力PN ，只是支点要视具体情况而言。若 采用甩尾离泊时，则支点在船首，舵力转船力矩为：
第一章 船舶操纵性能
4.船舶有效功率EHP 船舶有效功率是指船舶克服阻力R而保持一定船速VS所 消耗的功率，它等于船舶阻力与船速的积，即
E H P=R·VS （二）推进效率 1.传递效率ηC：DHP╱MHP，称为传送功率。该值通常 为0.95～0.98。中机型船该值约为0.95～0.97；尾机型船 该值约为0.97～0.98。 2.推进系数Ct：EHP╱MHP，称为推进系数, 也称推进效 率。该值一般为0.50～0.70。也就是说，主机发出的功率 变为船舶推进有效功率后损失将近一半。 3.推进器效率ηP：EHP╱DHP，称为推进器效率，该值 约为0.60～0.75。
3、滑失和滑失比 (1)滑失S：螺距P与进程hp之差，称滑失S，即S=P-hp，
螺旋桨理论上应能前进的速度nP与螺旋桨实际对水 速度Vp之差，称为滑失速度，也可称为真滑失S，即：
S=nP-Vp (2)滑失比Sr: 滑失与螺距之比，称为滑失比Sr。或定义
船舶操纵性指数K、T
04 k、t指数在船舶设计中的 应用
பைடு நூலகம்
k指数在船舶设计中的应用
船舶稳定性
K指数用于评估船舶的横稳性和纵 稳性，帮助设计者优化船舶的浮 态和稳态特性。
推进效率
K指数可以预测船舶在特定航速下 的推进效率，为船舶动力系统设 计提供依据。
阻力性能
K指数与船舶阻力密切相关，通过 优化K值可以降低船舶阻力，提高 航行效率。
船舶操纵性指数k、t
目录
• 船舶操纵性指数k、t的定义 • k、t指数的测量与计算 • k、t指数对船舶操纵性的影响 • k、t指数在船舶设计中的应用 • k、t指数与其他船舶性能指标的关系 • 未来研究方向与展望
01 船舶操纵性指数k、t的定 义
k、t指数的定义
k、t指数是船舶操纵 性指数，用于评估船 舶在各种航行条件下 的操纵性能。
03
k、t指数的评估结果可以为船舶设计、建造和改进 提供参考依据。
k、t指数的物理含义
k指数反映了船舶在回转过程中的阻 力和推进力矩之间的关系，以及船舶 的回转惯性和推力臂长度等因素。
t指数反映了船舶在减速过程中的阻力 和推力之间的关系，以及船舶的动能 和阻力臂长度等因素。
02 k、t指数的测量与计算
k、t指数的相互作用
k指数和t指数之间存在一定的相互作用关系。一般来说，较大的k指数会导致较小的t指 数，而较小的k指数则会导致较大的t指数。
综合影响分析
在实际的船舶操纵过程中，k指数和t指数的综合作用会影响到船舶的操纵性能。为了获 得更好的操纵性能，需要综合考虑k指数和t指数的影响，并选择合适的操纵策略。
k、t指数与船舶耐波性
k、t指数与船舶耐波性之间存在一定 的关系。一般来说，k指数越大，船 舶耐波性越好；而t指数对船舶耐波性 的影响则较为复杂。
船舶操纵知识点整理
2. 碰撞后的应急操船措施333.抢滩34四、海上搜救34(1)单旋回(single turn) 34(2)Williamson 旋回(Williamson turn) 35(3)Scharnow 旋回(Scharnow turn) 35第一章船舶操纵绪论1.船舶操纵定义船舶操纵分为常规操纵和应急操纵两大类。
常规操纵包括用小舵角保持航向、中等舵角改变航向以及加速减速操纵；应急操纵包括用大舵角进行旋回的用全速倒车进行进行紧急停船。
还包括侧推设备和拖船协助。
2.研究内容船舶受控运动规律、船舶操纵安全标准、港口设计航道工程以及其他水工设施。
3.船舶分类小型船舶：一万吨以下；中型船舶：3-5万吨；大型船舶：载重吨8万吨以上、船长250米以上的船舶。
20万吨VLCC 30万吨ULCC。
4.船舶数据杂货船船速一般为13-18节方形系数为0.65-0.7散货船船速一般为12-17节方形系数为0.8-0.85油船船速一般为12-16节方形系数为0.8-0.85集装箱船船速14-25节方形系数0.5-0.75.船舶运动学参数船舶运动学参数包括位置、船速、漂角、转向角、角速度等。
漂角是指船舶重心处的船速矢量与船舶首位线之间的交角，漂角等于横向速度比纵向速度的反正切。
航向角是指水平面内船舶首尾线与固定坐标系X轴的交角。
船舶转动时，如果船上的每一点都绕某一垂线做圆周运动，这一垂线称为转轴，转轴与船舶首尾线的交点叫做转心。
定常旋回时，一般转心在船首之后约三分之一船长处。
船舶存在尾倾时转心向后移动。
在转心处只有平动没有转动。
转心处的漂角为0.只有纵向速度。
6.船舶操纵运动方程7.附加质量和附加惯性矩物体在流体中变速运动，推动物体的力不仅要为增加物体的动能做功，还要为增加周围流体的动能做功。
因此质量为m的物体要获得加速度a，施加在它上面的力F将大于物体质量m与加速度a的乘积，增加的这部分质量就是附加质量。
若写为公式，则：，称为该物体的附加质量。
船舶操纵与避碰-船长
【单选】当直航船发觉两船不论由于何种原因逼近到单凭让路船的行动已经不能避免碰撞时，也应采取最有助于避碰的行动，这意味着______。
--------------------------------------------------------------------------------A.两船已经构成碰撞危险，正在形成紧迫局面B.直航船可以背离规则采取行动C.直航船的义务已经解除D.让路船的避让义务已经移交给直航船【单选】在IMO采纳的分道通航制水域，船舶应尽可能避免在下列哪些区域内锚泊?①沿岸通航带；②端部附近；③在分隔带内。
--------------------------------------------------------------------------------A.①B.①②C.②③D.①②③【单选】在狭水道中，从事捕鱼的船舶不应妨碍包括下列哪些船舶的安全通行？①只能在狭水道或航道内安全通行的船舶；②帆船；③小船；④穿越狭水道的船。
--------------------------------------------------------------------------------A.①B.①②C.①②③D.①②③④【单选】在狭水道中，从事捕鱼的船舶不应妨碍包括下列哪些船舶的安全通行？①只能在狭水道或航道内安全通行的船舶；②帆船；③小船；④穿越狭水道的船。
--------------------------------------------------------------------------------A.①B.①②C.①②③D.①②③④【单选】锚抓底后，锚环处锚链与锚杆之间夹角θ______。
--------------------------------------------------------------------------------A.为零时，锚的抓力系数最大B.越大时，锚的抓力系数越大C.为某一正值时，锚的抓力系数最大D.为零时，各种类型船用锚抓力系数均接近3【单选】对于河口港，为了减小船舶的回旋水域，多采用哪种系浮方法？--------------------------------------------------------------------------------A.用缆绳系单浮B.用缆绳系双浮C.用锚链系单浮D.用锚链系双浮【单选】若驾驶台想练习操舵,应征得轮机部同意后方能进行,原因是______。
船舶操纵考点总结
第一章船舶操纵性能基本概念1.船舶操纵性能可分为固有操纵性和控制操纵性，固有操纵性：包括追随性、定长旋回性、航向稳定性；控制操纵性：包括改向性、旋回性、保向性。
2.转心：从瞬时轨迹曲率中心O 点作船舶首尾线的垂线可得瞬时转动中心P 点，简称“转心”。
船舶定常旋回时，一般转心位于船首之后约1/3 - 1/5 船长处；尾倾时，转心后移，首倾时，转心前移。
3.漂角：漂角是指船体上一点的船速矢量与船舶首尾线之间的交角；漂角一般指船舶重心处的漂角，用符号β 表示，左舷为负，右舷为负。
4.水动力及其力矩：水给予船舶的运动方向相反的力。
5.水动力作用中心：水动力作用中心是指船体水下部分的面积中心，随漂角β 的增大而逐渐向后移动。
船舶平吃水时，当漂角为0，船舶向前直航时，水动力中心在船首之后约1/4 船长处，且船速越低，越靠近船中；⏹当漂角为180º，即船舶后退时，水动力中心在距离船尾之前约1/4 船长处，且船退速越低，越靠近船中。
⏹船舶空载或压载时往往尾倾较大，船体水下侧面积中心分布在船中之后，水动力作用中心要比满载平吃水时明显后移。
6.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；每航次由船长填写；内容包括本船的主尺度、操纵装置性能、船在不同载况时主机不同转速下的航速以及船舶特殊操纵装置(侧推器)等信息。
7.驾驶台操纵性图(Wheelhouse Poster)：详细概述船舶旋回性能和停船性能的图表资料；置于驾驶台显著位置；内容包括深水和浅水(＝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。
8.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；操纵手册包括全部驾驶台操纵性图上的全部信息；除实船试验结果之外，操纵手册中的大部分操纵信息估算结果。
船舶操纵性指数
三、 K、T指数在实际操船中 的应用
1、旋回圈部分要素的求算
轨迹
1）定常旋回半径
近似 R
R Vt r
Vs
K 0
L
K ' 0
O
2）定常旋回直径
D
2R
2Vs
K 0
2L
K ' 0
Re
V(T
t1 2
)
G
船舶操纵性指数
三、 K、T指数在实际操船中 的应用
1、旋回圈部分要素的求算
轨迹
3）心距
近似
Re
V(T
t1 2
)
t1 操舵时舵角由下舵至0所需时间( s )
4）进距
Ad
Re
R
Vs( T
t1 2
)
Vs
K 0
R O
Re
V(T
t1 2
)
G
船舶操纵性指数
三、 K、T指数在实际 操船中的应用
2、推算新航向距离
DNC
AB
BC
Re
R tan 0
2
Vs( T
Байду номын сангаас
t1 2
)
Vs
K 0
tan 0
2
Re
E
O D
BC
A
新航向距离
r K 0 (1 et /T )
纵距
r
T
0.63Kδ
Kδ
t
T大，K大 T小，K小
T小，K大 T小，K小
横距
船舶操纵性指数
二、 K、T指数的无因次化
为了便于比较不同种类船舶或同一船 舶不同状态下的操纵性，通常将K、T指数 作无因次化处理，即消去量纲：
船舶操纵性指数KT
船舶转首角速度、航向
求解野本方程： Tr r K
初始条件： t 0, 0 , r 0
方程的特解： rK0(1et/T)
e 船舶转首角： K 0(tTT tT) 微分-积分公式： exdxexC
船舶转首角速度、航向
转首角速度： rK0(1et/T)
r T
r K 0 (1 et /T )
船舶操纵性指数含义
• T：追随性指数
T值小，则操舵后的转向角加速度初始值较高， 向定常角速度趋近较快，易于有较大的转向角。 船舶操舵后，因为T表示转向角加速度向零衰减、 转向角速度向定常角速度趋近的周期，而且每经 过T的时间均趋近0.37倍，所以T又称时间常数。 该时间越短，则追随性越好。
船舶操纵性指数
N [1.1 * B / Lpp 0.041 * B / T ] * 3.1416 * (T / Lpp)2
N r [1 / 12 0.017 * Cb * B / T 0.33 * B / Lpp] * 3.1416 * (T / Lpp)2
Y [1 0.4 * Cb * B / T ] * 3.1416 * (T / Lpp)2
d2r旋回圈半径定常旋回圈进距adrer船舶操纵性指数应用推定新航向距离nc右图中gctanre船舶操纵性指数应用转头惯性角的估算船舶在航行中改向操舵后船舶的转头角速到达某一定值后操正舵船首继续转头惯性角来判别船舶的航向稳定性船舶操纵性指数应用判断船舶航向稳定性一阶船舶操纵运动方程船舶初始转动角速度为定值r船舶操纵性指数应用间接判别参数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大小决定船舶航向稳定性的优劣越小航向稳定性越好反之则越差
K
b11a21 a11a22
b21a11 a12a21
船舶操纵性试验方法
船舶操纵性试验方法船舶操纵性是在“船舶原理”各学科中新近发展起来的、并且还不很完善的一门学科。
对于操纵性，可简单地理解为船舶按照驾驶者的意图去保持或改变船舶运动状态的性能。
就我国内河水运航道目前的状况和船舶驾驶者的实用角度来讲，较为实用的实船操纵性试验主要有以下几种：①定常回转性试验；②航行稳定性试验；③实船航行制动性试验；④Z形操纵试验。
1 船舶定常回转性试验船舶定常回转性试验的目的是评价船舶回转的迅速程度和所需要的水域大小，从而使驾驶者掌握船舶在港湾、狭窄江面或航道上安全地回旋、转向并在紧急情况下正确地进行避让，防范碰撞事故的能力。
定常回转性试验是船舶实船试验中典型的操纵性试验。
大多数船舶在交船试验中都必须进行此项试验。
船舶定常回转性试验的方法很多，内河船舶常采用轨迹观察法和轨迹测量法测试。
前一种方法主要考核船舶在满车（100%的主机转速）满舵角条件下回转的安全性，对定常回转性直径作定性观察，主要定量的测量参数是船舶回转式的最大动力横倾角和定常回转性时的最大静力横倾角（船舶在稳定回转时的最大横倾角）。
后一种方法，是我们要详细介绍的，即轨迹测量法：轨迹测量的具体实施办法有许多种，较为常用的是经纬仪交会法。
该方法的主要优点是：①比较适合我国目前内河航道的要求，只要有足够的助航段（主机转速稳定后，船舶进入直航时的距离能保证有60～100倍的船长），在满车满舵的工况下，被测船舶或船队能回旋540°～720°的航道宽度即可。
②通过测量船舶在试验航行时的船位测点，并将船位测点的数据经计算机或人工数据分析处理，就可以绘出船舶在操纵航行过程中的实际运动轨迹，从而定量地得到船舶在规定工况下的定常回转直径、回转时最大动力横倾角、定常回转时最大静力横倾角、定常回转时的平均角速度及回转率（定常回转直径与船长之比）等。
③该测量方法还同时可以用于船舶诸如航速、横移、船舶制动性等试验，并减少了架设测量仪器等繁琐工作。
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IrM
该物体的转动方程式为：
IrM Nr
船舶操纵运动方程
• 野本（Nomoto）一阶操纵运动方程
对上式进行如下处理：
I rr M
N
N
T r rK
同样的，将船舶看成钢体，当船舶操任一舵角 ，船首
Mc Mh Ms
J x ：船舶及其附连水转动惯量 ：船舶横倾角加速度 M c ：船舶所受和外力矩 M h ：定常外力矩 M s ：船舶稳性力矩
船舶操纵运动方程
• 野本（Nomoto）一阶操纵运动方程
假设一物体（钢体）的转动惯性矩I为，当它以角速度r回 转时，所遭受的粘性阻尼力矩为N r， N是阻尼力矩系数。
船舶转首角速度、航向
求解野本方程： Tr r K
初始条件： t 0, 0 , r 0
方程的特解： rK0(1et/T)
e 船舶转首角： K 0(tTT tT) 微分-积分公式： exdxexC
船舶转首角速度、航向
转首角速度： rK0(1et/T)
r T
r K 0 (1 et /T )
传递函数表达式，即船舶航向与舵角之间的时间关
系表达式：
G(s)Ts2 Ks
S 表示一种时间状态上的求倒关系，例如
rs
船舶操纵性指数应用
右图为船舶对地真运动模 式。暂时先忽略外界感染的 影响。那么任意时刻船舶的 xe 位置为：
x(t)x(0)Vsindt x
y(t)y(0)Vcosdt
φ
Oe
r V
• 整体性（Abkowitz为代表）
把船体、螺旋桨、舵叶看成一个不可分的整体；三者间 的干扰力看不出来。
• 响应性（Nomoto为代表）
将船体、螺旋桨、舵叶三者看成一个整体，从操舵者的 角度出发，一船舶转首为目标，从而得出船舶航向对所操舵 角的一种响应。
船舶操纵运动方程
• 船舶动稳性 • 公式：
Jx Mc
Res(Tt1/2)
DNCs(Tt215 K.73 0tan 2)
船舶操纵性指数应用
• 定常旋回直径D的估算 • 根据定常旋回运动中旋回角速度r0＝Kδ 的结论，可以得到船舶定常旋回直径 的估算式：
船舶操纵性指数含义
• T：追随性指数
T值小，则操舵后的转向角加速度初始值较高， 向定常角速度趋近较快，易于有较大的转向角。 船舶操舵后，因为T表示转向角加速度向零衰减、 转向角速度向定常角速度趋近的周期，而且每经 过T的时间均趋近0.37倍，所以T又称时间常数。 该时间越短，则追随性越好。
船舶操纵性指数
转过一定角度，转手角速度为 r。上述公式就相应的成为
了船舶操舵时的船首转动方程。
船舶操纵运动方程
• 船舶操纵性指数
运动坐标系中的船舶响应型操纵运动方程：
一阶船舶操纵运动方程（野本方程）
TrrK
T：船舶追随性指数 K：船舶旋回性指
r：旋回角速度 r ：旋回角加速度 ：舵角
船舶操纵性指数概念
野本认为上述K、T是可以用来表征船舶操纵性的 特征参数，称之为操纵性指数，
• 影响K、T指数的因素
船舶操纵性能指数K、T值，将随舵角、吃水、吃水差、 水深与吃水之比、船体水下线型等因素的变化而变化，且 其规律较为复杂，但总体来讲，具有如表1－2所列的趋势。
影响因 素
K、T变 化
舵角 增加
同时 减小
吃水 增加
同时 增大
尾倾 增加
同时 减小
水深 变浅
同时 减小
船型 越肥大
同时 增大
初始条件： t 0, 0 , r 0
存在转舵延时t1，船
舶转首角： K 0 t T t 1 / 2 K 0 T 2 ( e t / T 1 ) e t / T / t 1
近似等于： K 0 t T t1 /2
船舶操纵性指数应用
船舶操纵性指数应用
• 惯性滑行距离，即滞 距Re。 右图中GB断。
其中： （1） 船舶的旋回性指数
K （turning ability index），单位为1/秒； K=M/N
单位舵角旋回力矩/单位角速度旋回阻尼； K表示旋回性优劣，K大，旋回性好。
船舶操纵性指数概念
（2）船舶的追随性指数 T （turning lag index），单位为秒； T=I/N 船舶转动惯量/单位角速度旋回阻尼； T表示追随性优劣，T小，追随性好，应舵较
快； T如果为负值，船舶航向不稳定。
船舶操纵性指数含义
• K：旋回性指数
K值大，则操舵后的转向角加速度初始值、定 常转向角速度值均较高，易于有较大的转向角。 船舶进入定常旋回后，因为K可用定常旋回角速
度是r定0与常所旋操回舵中角的δ船0之舶比每来单表位示舵，角所所以能K给值出实的质转上
头角速度值，又称增益常数。该增益越大，则 船舶的旋回性能越好。
船舶操纵性指数应用
• 无因次化操纵性指数
为了便于比较不同船舶之间的操纵性，常 将操纵性指数K、T作无因次化处理，即消去 其量纲。
• V ——船速(m/s)，L ——船长(m)
•
船舶操纵性指数应用
区 分 船 舶 操 纵 性
船舶操纵性指数应用
• 实例验证上图
根据船舶操纵性指数K、T用
• 实例验证上图 取 K=0.1、0.7； T=80、300。
航速取15kn，舵角去30°。 A船：K=0.7；T=80 B船：K=0.1；T=80 C船：K=0.7；T=300 D船：K=0.1；T=300
见旋回性比较图
船舶操纵性指数应用
求解野本方程： Tr r K
0.63K 0
K 0
t
船舶转首角速度、航向
e 转首角加速度：
r
K T
0
tT
船舶转首角速度、航向 e 转首角度： K 0(tTT tT)
船舶操纵性指数应用
• 船舶操纵性指数K、T的具体运用
✓ 按K、T指数区分船舶操纵性 ✓ 船舶定常旋回直径D的估算 ✓ 推定新航向距离DNC ✓ 改向中转头惯性角的估算 ✓ 判断船舶航向稳定性
船舶操纵性指数
本节主要内容：
• 船舶操纵运动方程 • 船舶操纵性性指数K、T概念 • 操纵性指数K、T的作用 • 操纵性指数的计算
– Z形船舶操纵性试验 – 统计回归公式（Clarke公式）
船舶操纵运动方程
• 分离型（小川、小濑、井上、平野为代表）
以船体、螺旋桨、舵叶单独为基础；能够简洁的表示三 者之间的相互干扰；能合理的表达作用于船体上的各种流体 动力。