船舶操纵性详解.pptx

船舶操纵性概述 操纵性指船舶按驾驶者的意图保持或改变运动状态的性能，即船舶能保持或改变航速、航向和位置的性能。包括以下四个方面 1、航向稳定性：船舶在水平面收到扰动而偏离平衡状态后保持原有航向运动的性能 2、回转性：船舶应舵作圆弧运动的性能 3、转首性及跟从性：船舶应舵转首及迅速进入新的稳定运动状态的性能 4、停船性能：船舶对惯性停船和倒车停船的响应性能 固定坐标系中船舶六自由度操纵运动方程： 下标H,P,R,1W,2W分别表示船体力、螺旋浆力、舵力、一阶波浪力和二阶波浪漂移力 船体力、螺旋浆力、舵力采用经验公式计算 波浪力采用三维面元法计算 船体力 作用在船体上的作用力可分为惯性和粘性两类 惯性类流体动力及力矩是船舶在理想流体中作非定常运动所受到的水动力，大小与船体运动的加速度成比例，方向与加速度方向相反，比例常数称为附加质量 只需要求出附加质量系数 即可求惯性作用力 粘性船体作用力用贵岛模型 粘性流体力及力矩的计算可以理解为水动力导数的计算 （1）纵向流体动力 采用井上模型： a) b) c) d) 面积系数 直航总阻力系数 =摩擦阻力 +剩余阻力 （2）横向流体动力 采用井上模型 线性流体动力： 非线性流体动力： 为展弦比， 3）转船流体动力 采用井上模型： a) b) c) d) e) f) 为首尾吃水差 4)横摇流体动力矩 横摇阻尼系数： 为横向流体动力 作用点的z向坐标 a为横向力作用点高度系数 为船舶重心距基线的高度 5）垂荡流体动力和纵摇流体动力矩 为水线面系数 为菱形系数 为船中宽度吃水比 桨力 桨推力减额系数： （汉克歇尔公式估算） 推力系数： 进速系数： 舵力 (1) 为舵阻力减额系数 (2) 舵的正压力： a） 的计算： ， 为舵的法向力系数， 为舵的展弦比 b） （有效来流速度）的计算： （芳村模型） v为船舶瞬时速度， （船舶机动时舵处的伴流系数） 为舵高； 为滑脱比； 为增速系数 c） 舵处的有效来流冲角：采用汤室公式 零正压力舵角 舵处几何漂角 （3） 为操舵诱导船体横向力与舵力的比值： （4） 为舵力作用中心至船中心的纵向距离（舵力作用点的纵向坐标） （5）为操舵诱导船体横向力作用中心到船舶重心距离 波浪力 入射波势： 波浪力分为一阶波浪力和二阶波浪漂移力，其中一阶波浪力又分为入射波力、绕射波力、辐射波力 绕射势 定解问题： 辐射势定解问题 采用源汇分布法计算绕射势和辐射势，得 入射波力： 辐射波力： 绕射波力： 流体静力系数 只有5项不为0 船舶的回转运动 直线航行的船舶，将舵转至某一舵角，并保持此舵角，船将作曲线运动，称为回转运动 回转运动的三个阶段 （1）转舵阶段：船舶从开始执行转舵命令起到实现命令舵角止的阶段。 （2）过渡阶段：从转舵终止到船舶进入定常回转的中间阶段 （3）定常阶段：在回转运动中，过渡阶段终了，船舶运动参数开始稳定，达到新的平衡阶段 水平定常回转运动数学模型 向心力： 小舵角定常回转 ： U=U0，sinβ≈β，cosβ≈1 水动力函数的线性近似式 水动力系数 假设船外形对中纵面对称，则 ,得到水平面定常回转运动数学模型 1) 定常回转直径D 在回转运动中，船舶进入定常阶段后的回转圈的直径 回转直径： 最小回转直径： k为舵效系数 2) 战术直径 船舶首向改变180度时，其重心距初始直线航线的横向距离 3) 进距 转舵开始点到首向角改变90度时重心横移的距离 表征船舶的回转性和跟从性。 4) 正横距 转舵开始点到首向角改变90度时重心横移的距离 5) 外冲 重心偏离航线的最大横向距离，通常