一、船舶操纵绪论..ppt

船舶操纵课程的性质、任务、特点及其在船舶驾驶工作中的地位，课程内容概述，课程的发展情况和学习、研究的方法，参考书目。 见相关主题或资源 3、水动力角 水动力角γ与漂角β 水动力角γ随漂角β 的增大而增大； 由于船舶水下侧投影面积远大于正投影面积，则在0o＜β＜180o时，水动力角一般接近正横方向（90o左右)； 当β≈0o，即船舶向前直航时，γ≈0o，这种情况下船舶水动力为船舶直航阻力； 当β≈90o，即船舶横向移动时，γ ≈90o，这种情况相当于船舶靠泊或离泊过程中的横移运动所受的横向阻力； 当β≈180o时，γ≈180o，即船舶受力为后退阻力。 4、水动力作用中心 水动力作用中心是指船体水下部分的面积中心。其位置 xW 与船体水线下侧面积沿船长的分布和船舶运动状态有关。 水动力作用中心位置xW为漂角β的函数，β 的增大而逐渐向后移动。 4、水动力作用中心 水动力中心与漂角β（船舶平吃水）： 当β=0o，即船舶向前直航时， xW ≈0.25 L ，即水动力中心在船首之后约1/4 船长处，且船速越低，越靠近船中； 当β=90o，即船舶对水横向移动时， xW≈0，即水动力中心在船中附近； 当β=180o，即船舶后退时， Wx≈-0.25 L ，即水动力中心在距离船尾之前约1/4 船长处，且船退速越低，越靠近船中。 船舶空载或压载时往往尾倾较大，船体水下侧面积中心分布在船中之后，水动力作用中心要比满载平吃水时明显后移。 5、水动力矩 除船舶对水横向移动外，一般水动力作用中心不在船中处。故水动力的横向分量YH 不但改变了船舶的横向运动状态，而且它还会对船舶产生力矩，该力矩称为水动力矩。 船舶操纵运动方程中由于船舶对水运动引起的水动力矩NH可表示为： 式中： xW——水动力中心距船中的距离； CHN——水动力矩系数。 NH改变了船舶对垂直轴的转动状态，使船舶产生角加速度，进而使船舶转动角速度发生变化。给定船型， NH的大小与船速和漂角有关。 6、水动力与水动力矩系数 水动力系数可通过循环水槽试验获得，也可根据约束船模试验获得水动力导数进行计算，或流体力学理论计算。 目前，高速、小漂角水动力系数的计算方法已经比较完善了，但大漂角水动力系数资料较少，而船舶掉头、靠离泊操纵恰恰需要研究大漂角下的水动力。 水动力系数和水动力矩系数与船舶运动状态和船体水下部分的形状有关； 对于给定船型，水动力系数和水动力矩系数都是漂角的函数。 四、影响船体水动力的因素 1、船舶的几何特征 船长L 、船宽B、吃水d ； 无因次几何形状参数L/B、B/d、CB 2、船舶的运动特征 速度、加速度、角速度、角加速度 此外，船舶的位置和方位（横倾角、纵倾角及首向角）也是与水动力有关的运动特征参数。 3、航行水域的几何特征 宽度、水深与吃水比、航道的边坡等。 任务四： 船舶阻力与推进 一、船舶阻力RT=R0+△R 1、基本阻力R0= RF +RW +RE+RA ① RF摩擦阻力（frictional resistance） RF的大小与船体水下部分的湿水面积AS、船体表面的粗糙度和船速等因素有关。 RF∝V 2 RF在RT中所占的比例取决于船速的大小： 对于低速船，如油船或散货船， 占70~90%； 对于高速船，如集装箱船或客船，有时可能低于45%。 1、基本阻力R0= RF +RW +RE+RA ② 剩余阻力RR （residual resistance） RR 包括兴波阻力RW和涡流阻力RE ： RW （wave-making resistance），指船舶对水运动过程中船体周围产生的兴波造成的能量损失。 RE （eddy-making resistance），指流体与船体分离产生的涡流造成的能量损失。 剩余阻力RR又称压差阻力，其大小取决于船体的形状和船速，其中RW 占有比例较大。 低速时，兴波阻力RW与船速的平方成正比；但在高速时，RW急剧增大。 低速时，RR占RT的8~25%；高速时，占45~60% 1、基本阻力R0= RF +RW +RE+RA ② 剩余阻力RR （residual resistance） 浅水对剩余阻力的影响较大，这是由于浅水造成船底的流体向后流动较为困难，进而产生比深水更大的兴波从而造成的阻力增量。 ③ 空气阻力RA（air resistance） RA指在静水状态下，船舶水上部分对空气的相对运动产生的阻力。 一般来说，空气阻力与船速的平方以及船体水线以上部分正投影面积成正比。 一般情况下， RA占RT的2%左右；集装箱船， RA占RT的比例可达10%。 1、基本阻力R0= RF +RW +RE+RA 摩擦阻力RF、兴波阻力RW、涡流阻力RE和空气阻力RA在基本阻力中所占比例与船速有关。 船速一般用傅汝德数Fn（或相对速度）表示，即