船舶性能计算 二、船舶回转运动 船舶回转运动.ppt

船舶性能计算 * 船舶性能计算 * 船舶性能计算 项目九　操纵性 二、船舶回转运动 　　　直线运动的船舶，将舵转至某一舵角，并保持此舵角，船将作曲线运动，称为船舶回转运动。 在船舶回转运动中，船舶重心运动的轨迹称为回转圈。 一、船舶回转运动的基本概念 一、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（大约8～15s时间），称为转舵阶段。 　　　舵角从0逐渐增大至命令舵角，同时产生舵力和回转力矩。若向右转一舵角，舵上受到一个指向左舷的水动力P作用。这个力在y轴上的分量Py使船向左舷方向横移（反向横移）。在x轴上的分量Px使船舶前进阻力增加，航速开始下降。 舵力对船舶重心的力矩，迫使船舶向右舷回转。 由于船的惯性很大而舵力较小，转舵阶段中漂角和回转角速度都很小，只有舵力起主要作用，船几乎是按原方向航行。 　 2、过渡阶段 从转舵终止到船舶进入定常回转的中间阶段，称为过渡阶段。 船舶横移后以速度VG运动，船体就相当于一个变断面的机翼，漂角δG相当于机翼的冲角。从而产生升力和阻力，其合力即为水动力R。 随漂角和自转角速度不断增加，船体水动力R迅速增大，Ry在数值上超过舵力Py。这样，使船反向横移的加速度逐渐减小至零并改变方向，反向横移逐渐停止，而产生向回转一侧的正向横移。船首一直保持向右舷回转。 过渡阶段的主要特征是作用在船体上的水动力随时间而变化，所以船舶的运动参数也是随时间而变化的。 　 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，称为定常阶段。 　　　在定常阶段中，作用于船体上诸力矩达到平衡，船以一定的角速度匀速回转，重心的轨迹成圆形。 　二、回转圈的几何要素 　 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称为定常回转直径。满舵条件下的定常回转直径称为最小回转直径。定常回转直径与船长的比值称为相对回转直径。 　　　 在船舶设计中，对各类船舶的定常回转直径都有一定要求。回转性好的船，最小相对回转直径为3m左右，回转性差的船约为10m左右，大多数船在5～7m的范围内。 　 2、战术直径DT 船舶首向改变180°时，其重心距初始直线航线的横向距离称为战术直径。它是军舰回转性的重要指标，一般DT＝(0.9～1.2)D。 　3、纵距Ad 首转舵开始时的船舶重心沿初始直线航向至首向改变90°时的船舶重心间的纵向距离称为纵距。 纵距的大小可用来表征船舶的回转性和跟从性。纵距越小，表示船的定常回转半径小(即回转性好)，以及船舶在操舵后进入新的稳定运动状态快(即跟从性好)；反之，纵距大，则船舶回转性和跟从性差，或其中一个特性很差。 　　　当然一艘回转性好跟从性差的船，其纵距可能和另一艘回转性差跟从性好的船非常接近。根据不同类型的船舶，纵距大致为Ad＝(0.6～1.2)D。 　 4、正横距Tr 船舶转首90°时，其重心至初始直线航线的横向距离称为正横距。 　5、反横距K 船舶离开初始直线航线向回转中心的反侧横移的最大距离称为反横距。通常K＝(0～0.1)D。 反横距是一个很重要的特征参数。例如在两船相遇时，由于两船的距离很近，若两船同时操舵避让，则两船可能突然靠拢而发生碰撞，这正是两船同时产生反横距的结果。内河船舶在狭窄航道中回转时，反横距也是一个重要参数。 船舶作回转运动时，在某一瞬时，船舶中纵剖面上各点的速度大小和方向是不同的。中纵剖面上漂角为零的点，即在该点上速度的方向与中纵剖面相一致，横向速度为零，称为回转枢心，图中的P点即为回转枢心。 　　　 船舶的回转运动可以分解为沿x轴的前进运动和绕回转枢心的自转。 　　　 位于回转枢心P点操纵船舶可方便地观察到船舶的前进运动，该点是驾驶台位置的最佳选择。 通常漂角是比较小的，因此可以得出： 在定常回转阶段，由于R和β保持不变，因此枢心的位置也保持不变，通常位于船首与离船首L/4处之间。因为较小的回转半径R伴随较大的漂角β，而大的R伴随较小的β，因此不同的船或者同样的船在不同回转半径条件下，枢心位置的变化是不大的。 船舶在回转时，作用在船体上的力有：舵上水压力的横向分力Py，流体动力的横向分力Ry，和离心惯性力的横向分力Fy。由于各力的作用点不在同一高度而形成了横倾力矩，使船舶横向倾斜。这种倾斜有时造成严重后果，必须引起注意，尤其是高速船，情况更为严重。 　 船舶横倾方向及横倾角大小与船舶所处的回转阶段有关。船舶横倾时分为二个阶段。 二、船舶回转时的横倾