第10、11章船舶原理.ppt

船舶运动学(第10,11章) 内容提要 不规则波中的运动试验 按照预定要求在试验水池中产生一系列规则波，测量模型在这些规则波上的运动,然后合成为不规则波中的运动。 瞬态波试验 在水池产生一系列波，测量 船模在瞬时最大波上的瞬时 反应，通过对波及运动的谱 分析，求得频率响应函数 研究方法（续2） 试验方法（1） 风的作用下形成 风浪要素 表观波长 表观波高和波幅 表观周期 风浪要素的大小决定于： 风速、风时、风区长度 海浪概述 海浪成因及要素 风浪 风直接作用下产生，表面看来极不规则的海浪 涌 其它风区传来的波，或由于当地的风力急剧下降、风向改变或风平息之后形成的海浪 混合浪 风浪和涌同时存在的海浪 海浪概述（续1） 海浪分类 风级 风对海面物体的影响程度定出的风力等级。0-12级 浪级 由波高大小决定。涌浪：0-9级 海况 在风直接或间接作用下的海面所呈现的外貌 海浪概述（续2） 海浪研究相关概念 减摇装置种类很多，但共同的目的是产生一附加的横摇阻尼力矩，通过此力矩的作用使船的横摇减轻。 减摇装置分成三类： 由重力作用产生的； 由流体动力的作用产生的； 由回转力的作用产生的。 减摇装置概述 概念 利用流体动力作用产生稳定力矩的被动式减摇装置 民用船舶最常用 减摇装置概述（续1） 舭龙骨 船舶操纵性与耐波性是船舶重要的两个水动力性能，和船舶的航行安全密切相关 船舶操纵性 船舶耐波性 船舶操纵性 船舶操纵性是指船舶能保持或改变航向、航速、位置的性能，即船舶按驾驶员的指令要求改变或保持其运动状态的性能。 概念 概念(续1) 船舶操纵性 航向稳定性 回转性 转首性 指船舶能自动保持初始航向的性能，包括动态稳定性和静态稳定性 表示单位舵角引起的首向角变化快慢。 转舵使船作圆弧运动的性能称为船舶回转性 评判一艘船舶是否具有良好操纵性能对于船舶航行安全至关重要。 标准操纵性试验用于评判操纵性能： 回转试验 Z形试验 螺旋试验 停船试验 船舶操纵性能评估 回转运动 把舵转至某角度保持，船改变 航向所作的曲线运动。 回转圈 回转运动，其重心运动轨迹 通过回转试验可以评价回转 运动的迅速程度和所需的水域大小 船舶操纵性能评估（续1） 旋回试验——回转运动 反横距 从船舶初始的直线航线至回转运动轨迹向反方向最大偏离处的距离。满舵时，约为船长的1/100左右。 利用和防止反横距的作用。 正横距： 从船舶初始直航线至船首转向90度时，船舶重心所在位置之间的距离。该值越小，则回转性越好。 船舶操纵性能评估（续1） 旋回试验——回转圈几何要素 纵距 自转舵瞬时的船舶重心 沿原直线航线方向到船首转 向90度时的船舶重心间的距离。 船舶操纵性能评估（续1） 旋回试验——回转圈几何要素 定常回转直径 为船舶定常回转时重心圆轨迹的直径。大多数海船D/L在4~7；内河船2~4。 战术直径 从原直线航向到船首转向180度 时，船舶中线面所在位置之间的距离。 它是军船回转性的重要指标，通常为 定常回转直径的0.9~1.2。 船舶操纵性能评估（续1） 旋回试验——回转圈几何要素 评价船舶操舵响应的一种操纵性试验——标准操纵性试验 1943年G.Kempf提出 K、T指数测定 1957年，日本野本提出K、T指数分析方法 船舶操纵性能评估（续2） Z形试验 K、T指数 T指数为应舵指数 是船舶相当惯性矩与 阻尼系数的比值； K指数称为回转性指数，是单位舵角的舵回转力矩和阻尼系数的比值 K大，回转性好，定常回转直径小；T小，直线稳定性和转首性好。 船舶操纵性能评估（续2） Z形试验 包括正螺旋试验和逆螺旋试验 目的是判定船舶航船稳定性的好坏 船舶操纵性能评估（续3） 螺旋试验 评价船舶停船性能——冲程 船舶操纵性能评估（续4） 停船试验 IMO规定：在船舶设计初始阶段需进行船舶操纵性预报。 预报方法： 自航模试验 计算机仿真 船舶操纵性能预报 在船模上安装推进电机、蓄电池、螺旋桨、舵机和操舵设备，采用无线电遥控，使其以所需的航速进退和按规定的操舵方式操舵。 船舶操纵性能预报（续1） 自航模试验 露天操纵水池 应用计算机仿真预报船舶操纵性越来越广泛。 关键问题：仿真模型建立、操纵运动水动力的获取 船舶操纵性能预报（续2） 计算机仿真 1000吨内河货船模35度操纵回转轨迹 1000吨内河货船模15/15Z形操舵试验