船舶操纵性基本知识.

三、舵的位置应与浆和船尾线型良好配
合，以保证：
1、降有通畅的来流，供水充足。 2、舵能充分吸收浆尾流的动能，把它转化为 推力和舵法向力。 3、舵的上缘与船底间隙足够小，可利用边界 效应提高舵效。 4、使浆、舵有效地受到船体遮盖保护，以避 免损伤。
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§2-3 改善操纵性的措施
为了使船舶具有良好的操纵性，保证船舶安全 航行，设计者应确保： 1、舵的设计正确； 2、船体主要尺度和型线的正确选择； 3、设计特种操纵装置。
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一、船舶主尺度和形状对操纵性的影响
1、船舶水线长：船越长，定常回转直径越大。 2、主尺度比：船长宽度比、宽度吃水比、船体 修长度。 3、方形系数 4、中剖面面积
5、尾部形状
6、首部形状
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二、特种操纵装置
1、推进、操纵合一装置：平旋推进器、转 动导管、Z形推进器、各种喷水推进器等。
船舶原理
熊云峰
2007年12月8日
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船舶操纵与摇摆第一章 船舶操纵性基本知识
本次课主要教学内容
1、操纵性概述 2、附加质量和附加惯性矩 3、船舶操纵运动方程式
船舶操纵与摇摆第一章 船舶操纵性基本知识
本次课主要教学要求
1、掌握船舶操纵性、操纵性衡准等基本 概念。这是本次课的教学重点。
2、了解船舶附加质量和附加惯性矩的基 本知识。这是本次课的一个教学难点。 3、了解船舶操纵运动方程式基本知识。 这是本次课的另一个教学重点。
船舶操纵性基本知识
第一章 船舶操纵性基本知识
§1-1 船舶操纵性概述
1、操纵性：船舶能保持或改变航速、航向和位 置的能力。通常包括四个方面的内容： A、航向稳定性 C、转首性及跟从性 B、回转 性 D、停船性能
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具有良好操纵性的船舶，在直线航行时能保持 运动方向；需要转向时能迅速地改变航向，使 船舶按照预定的航向航行；并且具有适当的停 船性能。
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§1-2 附加质量和附加惯性矩
由于研究船舶操纵和耐波性问题，属于非定常 运动范畴，因此必须考虑惯性问题。
1、附加惯性力
作不定常运动的船舶，除了船体本身受到与加 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，根据作用与反作用原 理，水对船体存在反作用力，这个反作用力称 为附加惯性力。
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二、操纵运动的线性方程式 1、外力的种类 一类是由于船舶与水之间的相互作用引起的 水动力和力矩。 另一类是由于其它原因引起的外力，如拖缆 力、风压力等。 对于迎风面积不大的船舶通常在风速下航行 时，风压力一般影响不大。对于外力，一般 只考虑水动力和力矩。
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2、主动式转向装置：转柱舵、主动舵和侧 推器等。
3、特种舵：鱼尾舵、反应舵和整流多等。
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（1）转柱舵
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（2）主动舵
2、船舶操纵工具
舵、转动导管、平旋推进器和主动旋转装置等
3、船舶操纵的具体内容
靠离码头、在狭窄水道内航行、风浪中操纵、 紧急避碰、拖带船舶及海上救济等。
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4、船舶操纵性是船舶的重要性能之一。 5、船舶操纵的控制回路
6、研究船舶操纵和耐波性问题，属于非定常运 动范畴。而阻力与推进属于定常运动范畴。
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二、舵设计基本思想
1、满足操纵性要求 A、远洋船一般以航向保持性为主，对回转性 要求不高。 B、沿海船和进出港比较频繁的船，对回转性 有较高的要求。 C、内河船受航道的限制应注意转首性，同时 需满足回转性的特殊要求。
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2、舵与船体、浆应组成统一整体，要考虑它 们之间的相互影响，力求降低航行阻力，提高 推进效率。
2、船舶操纵性运动方程
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第二章 舵设计基本知识
§2-1 概述
一、操纵性衡准 为了具有良好的操纵性能，提高航行安全，减 少海损事故，有必要制定科学的、统一的操纵 性衡准，来指导船舶设计工作。
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操纵性衡准：
1、回转能力。由回转试验确定。 2、初始回转能力。由初始回转试验确定。 3、偏航纠正与航向保持能力。由Z形操纵试 验确定。 4、停船能力。由停船试验确定。
二、舵的分类
1、普通舵和特 种舵，普通舵
有分为：
1、根据舵的支 持情况分：
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2、根据舵的剖面形状可分为平板舵和流线 型舵。
二、舵的数目及安装位置 1、舵的数目的选择取决于船型和航行情况， 与螺旋桨数目有很大关系。 2、舵形式的选择与船尾形式、航行形式和设 备条件有关。
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在实际计算时可以按不见计算，如：
依据实际载荷分布来计算跟复杂，对于通常船 型都采用经验公式计算惯性矩。
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4、附加惯性矩 附加质量和附加惯性矩都是流体对物体的反作 用力，所以它们是水下船体的函数。一般都由 模型试验或经验公式确定，也可以采用切片法 或有限元法等进行数值计算。
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2、附加质量
附加惯性力与船的加速度成比例，其比例系数 称为附加质量。 如果物体在真空中， 而不计阻尼： 如果物体在水中，要 计阻尼： 附加质量与物体本身的形状和运动方向有关。
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3、船体质量惯性矩
船体沿坐标轴的移动，惯性作用表现为力的形 式；船体绕坐标轴的转动，惯性作用表现为力 矩的形式，用船体质量惯性矩来衡量。
A、舵的设计的内容应注包括： A、舵的数目和形式的选择。 B、舵的尺度和形状的设计。 C、舵力及舵杆扭矩计算和舵机功效估算。
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§2-2 舵的几何要素、分类及安装位置
一、舵的几何要素 1、舵面积 5、平衡比 2、舵高 3、舵宽 6、厚度比 7、面积比
4、展弦比 8、舵剖面
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§1-3 船舶操纵运动方程式
一、坐标系与运动方程 1、固定坐标系 首向角

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2、运动坐标系
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在运动坐标系中的船舶运动方程：
上式在形式上虽然复杂一些，但由于式中的外 力不再与船舶相对于固定坐标的方向有关，在 表达上将带来很大的方便。