船舶操纵性基本知识讲解.ppt

2007-3-16 船舶原理 熊云峰 * * 2007年12月8日 本次课主要教学内容 1、操纵性概述 船舶操纵与摇摆第一章 船舶操纵性基本知识 2、附加质量和附加惯性矩 3、船舶操纵运动方程式 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。 船舶操纵与摇摆第一章 船舶操纵性基本知识 第一章 船舶操纵性基本知识 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 船舶操纵性基本知识 B、回转性 C、转首性及跟从性 §1-1 船舶操纵性概述 D、停船性能 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。 2、船舶操纵工具 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。 3、船舶操纵的具体内容 舵、转动导管、平旋推进器和主动旋转装置等 船舶操纵性基本知识 4、船舶操纵性是船舶的重要性能之一。 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。 5、船舶操纵的控制回路 船舶操纵性基本知识 1、附加惯性力 §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。 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。 船舶操纵性基本知识 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。 船舶操纵性基本知识 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。 船舶操纵性基本知识 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。 船舶操纵性基本知识 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。 船舶操纵性基本知识 船舶操纵性基本知识 船舶操纵性基本知识 一、坐标系与运动方程 §1-3 船舶操纵运动方程式 1、固定坐标系 首向角 船舶操纵性基本知识 2、运动坐标系 船舶操纵性基本知识 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。 船舶操纵性基本知识 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。 船舶操纵性基本知识 2、船舶操纵性运动方程 船舶操纵性基本知识 第二章 舵设计基本知识 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。 §2-1 概述 船舶操纵性基本知识 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。 船舶操纵性基本知识 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。 船舶操纵性基本知识 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。 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。 A、舵的设计的内容应注包括： 船舶操纵性基本知识 一、舵的几何要素 §2-2 舵的几何要素、分类及安装位置 1、舵面积 2、舵高 3、舵宽 4、展弦比 5、平衡比 6、厚度比 7、面积比 8、舵剖面 船舶操纵性基本知识 二、舵的分类 1、根据舵的支持情况分： 1、普通舵和特种舵，普通舵有分为： 船舶操纵性基本知识 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