船舶操纵性1
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方向陀螺和电位器连续记录船的首向角和舵角。
按同样方法进行从左100舵角开始的试验。 以上为100/ 100 （舵角值/艏向角改变值）的Z形操纵试 验，也有进行50/ 50 、 150/ 150 、 200/ 200的Z形操纵试 验和100/ 50 、200/ 50 、200/ 100 等变形Z形操纵试验的。
首先考虑由于螺旋桨等引起的不对称力，船在直航时需
要有一个压舵角r ，为此将一阶K-T 方程改写为：
Leabharlann Baidu
Tr r K( r )
将一阶K-T 方程对任意时间间隔 ta 至 tb 积分，得到：
tb
tb
T[ (tb ) (ta )] (tb ) (ta ) K dt K rdt
ta
ta
上式中的未知量有K、T 、r ，所以只要在图中取三个
不同的区间进行积分，得到三个方程，就可以求解。
第五章 船舶操纵性试验
取如下三个不同的区间的积分：
te
第五章 船舶操纵性试验
Z形操纵试验的目的是评价船在中、小舵角下改变和保 持航向的能力。因此艏向角改变值不宜过大，否则将出现 非线性影响，尤其是稳定性差的船。但为了减少试验时的 误差，舵角和艏向角改变值也不宜过小，国际上一般通用 的为100/ 100 ，实际操船时改变航向最常用的操舵角也为 100左右。对于稳定性好的快速军舰也可以用200/ 200 。
C为在船上装设的发射器，发射3GHz（千兆赫)的特高频 无线电波。A和B为在岸上装的二个应答装置。测定CA和CB之 间往返的特高频波的相位差，可确定距离CA和CB。
由于距离AB是已知的，由∆ABC的三边可确定C点的位置。
第五章 船舶操纵性试验
(4)回转试验应取得的主要参数有： 船的重心轨迹 战术直径 定常回转直径 纵距 横距 静横倾角 动横倾角 回转周期 定常回转角速度 定常回转航速等。
第五章 船舶操纵性试验
5.1.4 Z形操纵试验
（1）试验目的：评价船的航向改变性能，测定回转性指数
K 和应舵指数 T 。
第五章 船舶操纵性试验
（2）试验方法：
船在预定航向上稳速直航（应逆风），以最大转舵速率 操舵右100 ，当船的艏向角达到右100时，立即将舵角自右 100操至左100 ，当船的艏向角达到左100时，又立即将舵操 至右100 ……。如此共操舵5次，一次试验结束。试验时用
第五章 船舶操纵性试验
（3）试验应取得的主要参数
艏向角 和舵角 随时间变化的曲线(如下页) 从 (t) 和(t)曲线可直接测量以下特征值：
初转期 ta ：从首次操舵起至第一次操反舵止所经过的
时间。它表示从直航中操一定舵角（例如 100）、船首 向角改变一定值（例如 100 ）所需的时间，也就是船改
用六自由度适航仪测量船在波浪中的运动试验
当代船舶技术的发展 产生了许多新船型， 它们的操纵性问题需 要重点研究。
§5－1 实船试验
5.1.1 实船试验的目的： （1）检验船舶操纵性能
的优劣，是否达到“操纵性 标准”的要求；
（2）为船舶驾驶部门提 供操纵性资料；
（3）为设计、科研提供 数据资料。如积累各种操纵 性指数的数据，辨识操纵性 数学模型等。
第五章 船舶操纵性试验
操纵性试验有
1、实船试验
2、船模试验 自由自航模型试验
拘束模型试验。
3、仿真试验 —— 船舶操纵模拟器。
操纵性试验概述
实船试验
船模试验——拘束模型试验
1 升沉测量机构 2 Y向位移测量机构 3 Y向导轨 4 X向位移测量机构 5 X向导轨 6 纵摇测量机构 7 横摇测量机构 8 升沉杆装置 9 可移动小车 10 摇艏测量机构 用六自由度适航仪测量船在波浪中的运动试验
任意修正），并保持此舵角，直至船首向改变 540 ，一
次试验结束。 以同样方法进行相反舵角和其它舵角（或航速）下的
回转试验。
第五章 船舶操纵性试验
（3）测量回转轨迹的方法
要可靠地测量回转轨迹，需用专门的特高频无线电定位 装置。一般航海用的无线电定位仪和船上的雷达、测距仪精 度尚不够。图5－1－1是特高频无线电定位装置的原理。
第五章 船舶操纵性试验
运动参数
艏向角 艏向加速度
舵角 航速
测量范围
〉3600 ±100/s
±450
0～50kn
精度
±0.20 ±0.10/s
±0.10 ±0.3kn
注：军用舰船按照海军规范进行试验。
第五章 船舶操纵性试验
5.1.3 回转试验
（1）试验目的：评价船的回转性能。 （2）试验方法：
船在预定航向上稳速直航，发出操舵令，以最快速度 操舵至规定舵角（即使舵角与规定舵角略有差别，也不要
变艏向的快慢。其无量纲值为：
ta
ta
V L
第五章 船舶操纵性试验
超越时间 ts ：从操反舵开始到船停止朝原方向回转的
时间。也有用从舵角回复到零的时刻起至船停止朝原方
向回转之时间 tL的，称为转首滞后。
超越角 S ：操反舵后船继续朝原方向回转所转过的最 大角度。
周期T：从操舵瞬时到船完成向右舷和左舷摆动各一次，
（4）利用Z形试验确定 K、T 指数
从一阶线性响应方程： Tr r K
道K、T 的物理意义。
已经知
K 为回转性指数，为单位舵角下的回转角速度；T 为应舵
指数，表示转艏对操舵响应的快慢。
可以由Z形试验曲线确定一阶线性响应方程中的 K、T
指数。
第五章 船舶操纵性试验
利用Z形试验确定 K、T 指数的方法：
第五章 船舶操纵性试验
5.1.2 实船试验的条件： （l）试验海区的面积，一般为试验船长的50 X 10倍， 水深不小于 5倍吃水。 （2）对于螺线试验、回舵试验及停船试验，应尽量选择 风平浪静以及潮流小的时间和海域进行（2级风以下）。 其它试验要求风力不大于3级，浪高不超过2级。 （3） 测试仪表的精度和范围要求如下表：
回复到初始首向角的时间。 平均转首强度：取左、右最大回转角速度 m的ax 平均值
乘0.7，作为回转角速度 的均方差的近似值，称为平
均转首强度。
Z 形操纵试验演示
30
20
10
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-10
-20
-30
第五章 船舶操纵性试验
按同样方法进行从左100舵角开始的试验。 以上为100/ 100 （舵角值/艏向角改变值）的Z形操纵试 验，也有进行50/ 50 、 150/ 150 、 200/ 200的Z形操纵试 验和100/ 50 、200/ 50 、200/ 100 等变形Z形操纵试验的。
首先考虑由于螺旋桨等引起的不对称力，船在直航时需
要有一个压舵角r ，为此将一阶K-T 方程改写为：
Leabharlann Baidu
Tr r K( r )
将一阶K-T 方程对任意时间间隔 ta 至 tb 积分，得到：
tb
tb
T[ (tb ) (ta )] (tb ) (ta ) K dt K rdt
ta
ta
上式中的未知量有K、T 、r ，所以只要在图中取三个
不同的区间进行积分，得到三个方程，就可以求解。
第五章 船舶操纵性试验
取如下三个不同的区间的积分：
te
第五章 船舶操纵性试验
Z形操纵试验的目的是评价船在中、小舵角下改变和保 持航向的能力。因此艏向角改变值不宜过大，否则将出现 非线性影响，尤其是稳定性差的船。但为了减少试验时的 误差，舵角和艏向角改变值也不宜过小，国际上一般通用 的为100/ 100 ，实际操船时改变航向最常用的操舵角也为 100左右。对于稳定性好的快速军舰也可以用200/ 200 。
C为在船上装设的发射器，发射3GHz（千兆赫)的特高频 无线电波。A和B为在岸上装的二个应答装置。测定CA和CB之 间往返的特高频波的相位差，可确定距离CA和CB。
由于距离AB是已知的，由∆ABC的三边可确定C点的位置。
第五章 船舶操纵性试验
(4)回转试验应取得的主要参数有： 船的重心轨迹 战术直径 定常回转直径 纵距 横距 静横倾角 动横倾角 回转周期 定常回转角速度 定常回转航速等。
第五章 船舶操纵性试验
5.1.4 Z形操纵试验
（1）试验目的：评价船的航向改变性能，测定回转性指数
K 和应舵指数 T 。
第五章 船舶操纵性试验
（2）试验方法：
船在预定航向上稳速直航（应逆风），以最大转舵速率 操舵右100 ，当船的艏向角达到右100时，立即将舵角自右 100操至左100 ，当船的艏向角达到左100时，又立即将舵操 至右100 ……。如此共操舵5次，一次试验结束。试验时用
第五章 船舶操纵性试验
（3）试验应取得的主要参数
艏向角 和舵角 随时间变化的曲线(如下页) 从 (t) 和(t)曲线可直接测量以下特征值：
初转期 ta ：从首次操舵起至第一次操反舵止所经过的
时间。它表示从直航中操一定舵角（例如 100）、船首 向角改变一定值（例如 100 ）所需的时间，也就是船改
用六自由度适航仪测量船在波浪中的运动试验
当代船舶技术的发展 产生了许多新船型， 它们的操纵性问题需 要重点研究。
§5－1 实船试验
5.1.1 实船试验的目的： （1）检验船舶操纵性能
的优劣，是否达到“操纵性 标准”的要求；
（2）为船舶驾驶部门提 供操纵性资料；
（3）为设计、科研提供 数据资料。如积累各种操纵 性指数的数据，辨识操纵性 数学模型等。
第五章 船舶操纵性试验
操纵性试验有
1、实船试验
2、船模试验 自由自航模型试验
拘束模型试验。
3、仿真试验 —— 船舶操纵模拟器。
操纵性试验概述
实船试验
船模试验——拘束模型试验
1 升沉测量机构 2 Y向位移测量机构 3 Y向导轨 4 X向位移测量机构 5 X向导轨 6 纵摇测量机构 7 横摇测量机构 8 升沉杆装置 9 可移动小车 10 摇艏测量机构 用六自由度适航仪测量船在波浪中的运动试验
任意修正），并保持此舵角，直至船首向改变 540 ，一
次试验结束。 以同样方法进行相反舵角和其它舵角（或航速）下的
回转试验。
第五章 船舶操纵性试验
（3）测量回转轨迹的方法
要可靠地测量回转轨迹，需用专门的特高频无线电定位 装置。一般航海用的无线电定位仪和船上的雷达、测距仪精 度尚不够。图5－1－1是特高频无线电定位装置的原理。
第五章 船舶操纵性试验
运动参数
艏向角 艏向加速度
舵角 航速
测量范围
〉3600 ±100/s
±450
0～50kn
精度
±0.20 ±0.10/s
±0.10 ±0.3kn
注：军用舰船按照海军规范进行试验。
第五章 船舶操纵性试验
5.1.3 回转试验
（1）试验目的：评价船的回转性能。 （2）试验方法：
船在预定航向上稳速直航，发出操舵令，以最快速度 操舵至规定舵角（即使舵角与规定舵角略有差别，也不要
变艏向的快慢。其无量纲值为：
ta
ta
V L
第五章 船舶操纵性试验
超越时间 ts ：从操反舵开始到船停止朝原方向回转的
时间。也有用从舵角回复到零的时刻起至船停止朝原方
向回转之时间 tL的，称为转首滞后。
超越角 S ：操反舵后船继续朝原方向回转所转过的最 大角度。
周期T：从操舵瞬时到船完成向右舷和左舷摆动各一次，
（4）利用Z形试验确定 K、T 指数
从一阶线性响应方程： Tr r K
道K、T 的物理意义。
已经知
K 为回转性指数，为单位舵角下的回转角速度；T 为应舵
指数，表示转艏对操舵响应的快慢。
可以由Z形试验曲线确定一阶线性响应方程中的 K、T
指数。
第五章 船舶操纵性试验
利用Z形试验确定 K、T 指数的方法：
第五章 船舶操纵性试验
5.1.2 实船试验的条件： （l）试验海区的面积，一般为试验船长的50 X 10倍， 水深不小于 5倍吃水。 （2）对于螺线试验、回舵试验及停船试验，应尽量选择 风平浪静以及潮流小的时间和海域进行（2级风以下）。 其它试验要求风力不大于3级，浪高不超过2级。 （3） 测试仪表的精度和范围要求如下表：
回复到初始首向角的时间。 平均转首强度：取左、右最大回转角速度 m的ax 平均值
乘0.7，作为回转角速度 的均方差的近似值，称为平
均转首强度。
Z 形操纵试验演示
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