船舶操纵性与耐波性简答

漂角：船舶重心处速度与动坐标系中ox轴之间的夹角，速度方向顺时针到ox 轴方向为正。

首向角：船舶纵剖面与固定坐标系OX轴之间的夹角，OX到x轴顺时针为正
舵角：舵与动坐标系ox轴之间的夹角，偏向右舷为正
航速角：重心瞬时速度与固定坐标系OX轴的夹角，OX顺时针到速度方向为正浪向角：波速与船速之间的夹角。

作用于船体的水动力、力矩将与其本身几何形状有关（L、m、I），与船体运动特性有关(u、v、r、n)，也与流体本身特性有关（密度、粘性系数、g）。

对线速度分量u的导数为线性速度导数Xu，对横向速度分量v的导数为位置导数Yv,Nv，对回转角速度r的导数为旋转导数Nr,Yr，对各角速度分量和角加速度分量的导数为加速度导数Xu,Yv,Yr，对舵角的导数为控制导数Y。

直线稳定性：船舶受瞬时扰动后，最终能恢复指向航行状态，但是航向发生了变化；
方向稳定性：船舶受瞬时扰动后，新航线为与原航线平行的另一直线；
位置稳定性：船舶受瞬时扰动后，最终仍按原航线的延长线航行；
具备位置稳定性的必须具备直线和方向稳定性，具备方向稳定性的必定具有直线线运动稳定性。

1. 反横距
2. 正横距
3.纵距
4. 战术直径
5. 定常回转直径
回转的三个阶段
船舶回转过程中，在船上还存在一点，于改点上其横向速度分量为零，称之为枢心点P。

一、转舵阶段二、过渡阶段三、定常回转阶段
耦合特性：船舶在水平面内作回转运动时会同时产生横摇、纵摇、升沉等运动,以及由于回转过程中阻力增加引起的速降。

以上所述可理解为回转运动的耦合,其中以回转横倾与速降最为明显。

舵的布置原则
1. 为了产生尽可能大的舵力矩，舵应布置在远离船舶重心处：船首尾部。

2. 注意使舵得到突出的尾型的保护。

3. 为了获得桨的尾流来提高舵效，一般布置在桨的后方。

4. 多舵布置时必须注意舵之间的干扰问题。

船舶耐波性：船舶任意时刻的运动可以分解为船舶重心G沿Ox轴的直线运动称为纵荡，以x（t）表示；沿Oy轴的直线运动称为横荡，以y（t）表示；沿Oz轴的直线运动称为垂荡，以z（t）表示；船体绕Gxb轴的转动称为横摇，以θ（t）表示；绕Gyb轴的转动称为纵摇，以ψ（t）表示；绕Gzb轴的转动称为首摇，以φ（t）表示。

船舶耐波性除摇荡运动外，还包括1砰击：由于严重的纵摇和垂荡，船体与波浪之间产生猛烈的局部冲击现象；2上浪：船舶在波浪中剧烈摇荡时波浪涌上甲板的现象；3失速：包括波浪失速和主动减速。

4螺旋桨飞车：船舶在波浪中航行，部分螺旋桨露出水面，转速剧增，并伴有强烈振动的现象
Z形操舵试验是一种评价船舶操舵响应的试验方法，同时，可通过Z形操纵试验结果求取操纵性指数K、T。

航向超越角为从反向转为从反向转舵瞬时起，直到船舶反向转首瞬时的航向角变化。

回转试验是指在试验船速直航条件下，操左35°舵角和右35°舵角或设计最大舵角并保持之，使船舶进行左、右旋回运动的试验。

操纵性船模试验满足条件
1）.自航船模与实船保持几何形状相似。

2）.保持无因次速度、加速度参数相等。

3）.满足傅汝德数Fn相等，但是无法满足雷诺数Rn相等。

对于旋转运动，表现为阻尼力矩的形式，大致由以下三个主要原因产生的：1.摩擦阻尼，它是由水的粘性摩擦产生的，其绝对值的大小一般认为与角速度平方成比例；2.兴波阻尼，船体运动在水表面形成的波浪，消耗了船体本身的能量所造成的阻尼。

一般认为它比例于角速度的一次方；3.漩涡阻尼,在船体弯曲部分或突出物附近形成漩涡，损失一部分能量，形成漩涡阻尼。

一般认为它比例于角速度的平方。

船舶在静水中垂荡运动和纵摇运动的固有周期是很接近的。

波浪扰动力矩：
为了简化分析并得到单纯横摇的微分方程,在分析船体受力时作以下4个假定：（1）遭遇浪向u=90°，即波峰线平行于船体中线面；（2）船宽远小于波长，因此可以把波浪对船体的作用，以一作简谐角振荡的波平面来代替波曲面；（3）在横摇角比较小的情况下，初稳性公式仍使用；（4）波内的压力场不因船体的存在而受影响，即所谓傅汝德—克雷洛夫假定。

Kθa代表横摇幅值与有效波倾之比，称为放大因数。

（1）当Δθ=（ω/nθ）=（Tθ/TB）≈0时，Kθa≈1，Σθa≈0。

这种情况相当于波浪很长，而船的初稳性高很大，横摇固有周期Tθ很小。

（2）当Δθ→∞时，Kθa→0，Σθa→-180°。

这种情况相当于大船处在极短的波浪上，此时船几乎不发生横摇运动。

（3）当Δθ=1时，Kθa=1/（2μθ），Σθa=-90°。

此时波浪周期Tb等于船的横摇固有周期Tθ，船的横摇运动滞后波浪90°。

船模试验的相似条件：1几何相似，对应的线性尺度比例一样2运动相似，对应点上的速度值成同一比例3动力相似，包括粘性力相似、重力相似和惯性力相似。

即雷诺数相等，傅汝德数相等，斯图罗哈数相等。

船舶与实船应遵守质量分布相似。

池壁效应：如果模型速度和遭遇频率过低，则船模运动的兴波阻力向池壁扩散并将反射回来干扰船模边缘的波浪，使船模边缘原来的波型和峰谷的位置受到影响，从而使船模的运动发生变化。

池壁效应与水池宽度，模型长度，模型速度和试验波长有关。

船模2~4m
减摇装置：舭龙骨，减摇鳍，减摇水舱。

从耐波性要求选型应具备的以下条件：1有可靠的海浪资料和预报耐性性能的方法；2有统一的耐波性衡准指标。

超越角：反向转舵瞬时起，直到船舶反向转首瞬时的航向角的变化。

转向滞后：反向转舵通过零舵角位置的瞬时直到船舶达到最大转首角时所经历的时间。

影响航向稳定性的因素：
1,沿船纵向设置升力面，可以改善航向稳定性，但设在船尾比设在船首要好。

2，船长大者航向稳定性好，超大油型船不具航向稳定性。

3，水深变化影响航向稳定性。

对一般船舶来讲，浅水航向稳定性好于深水中。

舵的分类：面积：普通舵，平衡舵，半平衡舵。

坡面：平底舵，流线型舵，特种舵。

支承：多支承的舵，双支承舵，半悬挂舵，悬挂舵。

助尼对横摇周期的影响是非常微小的。

因为垂荡运动阻尼比较大，所以不能把静水有阻尼垂荡周期近似为垂荡固有周期
船舶在静水中垂荡运功和纵摇运功的固有周期是很接近的。

破浪下任一点动压力随深度按指数递减的规律，称为史密斯效应。

由于海浪是极不规则的随机过程，因此由海洋引起的船舶摇荡运功也是一个不规则的随机过程。

风速，风时，风区长度。

静水中的摇荡实验：目的是确定作用于船体上的水动力系数，特别是横摇阻尼。

规则波中的运动试验：确定各种运动的频率响应函数。

不规则波中的运动实验：测量模型在此不规则波上的运动。

瞬态波试验：测量船模在这一瞬态时最大波上的瞬时反应。