船舶耐波性课件讲解
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第一章 耐波性概述
• 一、耐波性定义
• 是指船舶在风浪中遭受外力干扰产生各种摇
摆运动以及砰击、上浪、失速等情况下，仍 能维持一定航速在水面安全航行的性能。
• 船舶在波浪中的运动是不可避免的，问题在
于如何防止船舶在波浪中发生过大的运动， 保证船舷安全和维持其使用功能不受损害， 这是船舶设计中要考虑的重要课题。
五、研究耐波性的必要性
• 自1953年丹尼斯等引入线性迭加原理和科文-
克劳科夫斯基提出切片理论以来，现代耐波 性理论迅速发展。船舶性能的优劣，主要看 它在实际海洋环境中的性能。过去，船舶的 设计师们对船舶性能的研究多侧重在船舶在 静水中的性能，特别是静水中航行的快速性。 但是，大量事实表明，一艘在静水中航行性 能优良的船舶，在波浪上的航行性能并不一 定是优良的，船舶耐波性的优劣直接关系到 船舶的适居性、航行使用性和安全性。
• 船舶摇荡运动主要研究由波浪干扰引起的船
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。
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。
第二章 海浪与统计分析
§2-1 海浪概述
• 海浪主要指表层海水受外力影响而发生的起
伏现象。引起海浪的原因是很多的：
• 例如，由风引起的风浪，由日月引力引起的
潮波，由地震引起的海啸以及船行波等。
• 在海上分布最广、出现频率最多、对航行影
响最大的是由风兴起的风浪。
• 1、风浪的产生
• 笼罩在海洋上的空气流动的结果，使海面所
• 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。
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
六、耐波性与船舶摇荡
• 船舶耐波性和船舶摇荡显然不是一回事。
• 但是船舶摇荡是耐波性的主要内容，耐波性
所涉及的其他内容主要是由船舶摇荡引起的， 因此估计船舶摇荡是评定耐波性最基本的条 件。
• 根据船舶摇荡可以定量地计算出保抨击、上
浪、飞车等性能。一般来说，船舶摇荡较缓 和，则耐波性也较优良。
七、摇荡运动的影响
• 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。
• 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
• 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。
• 2、对航行使用性的影响
• 船员利用船上的全部设备，在预定的海洋条
件下完成其规定使命的能力称为航行使用性。 剧烈的摇荡对航行使用性产生极为不利的影 响。
• 由于纵摆和垂荡，使船舶造成失速，主机功
率得不到充分利用。
• 严重的抨击使船首部结构损坏，船体颤振。
• 上浪使甲板机械损坏，给船员造成恶劣的工
• 船舶耐波性由许多基本的耐波性因素所决定，
通常包括六自由度的运动以及诸如甲板上浪、 螺旋桨出水、船首砰击等耐波性事件和晕船率 等。由于影响船舶耐波性的因素较多，各种耐 波性因素的作用程度是不一样的，而且根据某 些基本的耐波性因素本身是很难判定一个船舶 或一个新的船舶设计是否具有良好的耐波性。 对船舶耐波性的影响，不是单因素的影响，而 是所有因素共同作用的结果。
二、坐标系
• 1、固定坐标系O0x0y0zwk.baidu.com • 2、运动坐标系GXYZ • 3、半固定坐标系Oxyz
• 船舶任意时刻的运动可以分解为在Oxyz，
坐标系内船舶重心G沿三个坐标轴的直线 运动及船体绕三个坐标轴的转动。
• 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1-2 所示。在造船界 中习惯采用的名 称见表1-1。
• 1、对适居性的影响 • 船舶为了完成一定的任务，必须给乘员提供
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。
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
机、螺旋桨、舵及导航设备等以后，船可能 失去控制而造成严重后果。
• 大角度横摇可能使舱室进水、货物移动，由
于这些原因造成的海难事件是经常发生的。
• 横摇降低了船舶的抗风能力，在风和浪的作
用下，船舶出现了很大的横摇角
八、耐波性的影响因素
受的压力发生变化。同时由于水面与空气的 相对运动，在他们之间有摩擦力存在，使水 表面承受切应力。
• 正是由于大气压力的变化与切应力的存在，
使平静的水面发生局部变形。重力使变形的 水面有向原来平衡位置运动的趋势，惯性力 又有使变形继续下去的趋势，从而水面不断 地起伏、形成风浪。
• 一、耐波性定义
• 是指船舶在风浪中遭受外力干扰产生各种摇
摆运动以及砰击、上浪、失速等情况下，仍 能维持一定航速在水面安全航行的性能。
• 船舶在波浪中的运动是不可避免的，问题在
于如何防止船舶在波浪中发生过大的运动， 保证船舷安全和维持其使用功能不受损害， 这是船舶设计中要考虑的重要课题。
五、研究耐波性的必要性
• 自1953年丹尼斯等引入线性迭加原理和科文-
克劳科夫斯基提出切片理论以来，现代耐波 性理论迅速发展。船舶性能的优劣，主要看 它在实际海洋环境中的性能。过去，船舶的 设计师们对船舶性能的研究多侧重在船舶在 静水中的性能，特别是静水中航行的快速性。 但是，大量事实表明，一艘在静水中航行性 能优良的船舶，在波浪上的航行性能并不一 定是优良的，船舶耐波性的优劣直接关系到 船舶的适居性、航行使用性和安全性。
• 船舶摇荡运动主要研究由波浪干扰引起的船
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。
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。
第二章 海浪与统计分析
§2-1 海浪概述
• 海浪主要指表层海水受外力影响而发生的起
伏现象。引起海浪的原因是很多的：
• 例如，由风引起的风浪，由日月引力引起的
潮波，由地震引起的海啸以及船行波等。
• 在海上分布最广、出现频率最多、对航行影
响最大的是由风兴起的风浪。
• 1、风浪的产生
• 笼罩在海洋上的空气流动的结果，使海面所
• 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。
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
六、耐波性与船舶摇荡
• 船舶耐波性和船舶摇荡显然不是一回事。
• 但是船舶摇荡是耐波性的主要内容，耐波性
所涉及的其他内容主要是由船舶摇荡引起的， 因此估计船舶摇荡是评定耐波性最基本的条 件。
• 根据船舶摇荡可以定量地计算出保抨击、上
浪、飞车等性能。一般来说，船舶摇荡较缓 和，则耐波性也较优良。
七、摇荡运动的影响
• 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。
• 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
• 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。
• 2、对航行使用性的影响
• 船员利用船上的全部设备，在预定的海洋条
件下完成其规定使命的能力称为航行使用性。 剧烈的摇荡对航行使用性产生极为不利的影 响。
• 由于纵摆和垂荡，使船舶造成失速，主机功
率得不到充分利用。
• 严重的抨击使船首部结构损坏，船体颤振。
• 上浪使甲板机械损坏，给船员造成恶劣的工
• 船舶耐波性由许多基本的耐波性因素所决定，
通常包括六自由度的运动以及诸如甲板上浪、 螺旋桨出水、船首砰击等耐波性事件和晕船率 等。由于影响船舶耐波性的因素较多，各种耐 波性因素的作用程度是不一样的，而且根据某 些基本的耐波性因素本身是很难判定一个船舶 或一个新的船舶设计是否具有良好的耐波性。 对船舶耐波性的影响，不是单因素的影响，而 是所有因素共同作用的结果。
二、坐标系
• 1、固定坐标系O0x0y0zwk.baidu.com • 2、运动坐标系GXYZ • 3、半固定坐标系Oxyz
• 船舶任意时刻的运动可以分解为在Oxyz，
坐标系内船舶重心G沿三个坐标轴的直线 运动及船体绕三个坐标轴的转动。
• 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1-2 所示。在造船界 中习惯采用的名 称见表1-1。
• 1、对适居性的影响 • 船舶为了完成一定的任务，必须给乘员提供
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。
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
机、螺旋桨、舵及导航设备等以后，船可能 失去控制而造成严重后果。
• 大角度横摇可能使舱室进水、货物移动，由
于这些原因造成的海难事件是经常发生的。
• 横摇降低了船舶的抗风能力，在风和浪的作
用下，船舶出现了很大的横摇角
八、耐波性的影响因素
受的压力发生变化。同时由于水面与空气的 相对运动，在他们之间有摩擦力存在，使水 表面承受切应力。
• 正是由于大气压力的变化与切应力的存在，
使平静的水面发生局部变形。重力使变形的 水面有向原来平衡位置运动的趋势，惯性力 又有使变形继续下去的趋势，从而水面不断 地起伏、形成风浪。