CB-Z-240-1987船舶操纵运动数学模型.docxVIP

CB/Z

中国船舶工业总公司指导性技术文件

CB/Z240-87

船舶操纵运动数学模型

StandardMathematicalModelsforShip

ManoeuveringMotions

1987年发布

中国船舶工业总公司批准

中国船舶工业总公司指导性技术文件

船舶操纵运动数学模型

CB/Z240-87

StandardMathematicalModelsforShip

ManoeuveringMotions

组别：舰船理论与实验专业组

引盲

本标准所列座标系和符号属国际标准形式。

本标准中数学模型分整体型、组合型、响应型三类，均可预报船舶操纵性能。它适用于螺旋桨转速n0,船速V0的运动状态，其它运动状态可采用附录中的相应形式及完全响应型。

整体型、组合型以及试验程序作为船舶模型试验数据比较、交流用。

1、座标系与符号

1·F座标系(见图1,图2)

图1整体型数学模型座标系

0?x?Vo2o——固定坐标系，右手直角坐标系。O?×0为固定坐标系纵轴沿水平面内固定方向，如指向初始航向。0?v?为固定坐标系横轴，在水平面内，垂直于ox?向右为正。O?z20为固定坐标系垂直轴，向下为正。

oxyz(或Gxyz)动坐标系亦称体轴固定于运动物体上，右手直角坐标系原点0(或a)在主对称平面上。ox(或Gx)——为纵轴、向前为正。oy(或Gy)——为横轴、向右为正。*0z(或az)与ox(或Qx)、oy(或Cy)构成右手直角坐标系。oz(或Gz)轴位于对称平面内。

中国船舶工业总公司1987年批准发布

·1·

·2

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图2组合型数学模型坐标系

U(或V)——体轴原点o(或Q)相对流体的速度。u、IV分别为U(v)在ox(ax)轴和oy(Gy)轴上的投影

β—漂角或称侧滑角，速度U(或V)与对称平面之间的夹角，绕z轴正向旋进为正。

ψ——偏航角，垂直面2ox?与2oX之间的夹角，绕2轴正向旋进为正。

1.2符号见表1

1.2.1运动特性符号见表1

表1

符号

无量纲形式

意义

AD

AR

CB

CB

Ca

D

Ix(Ixx)

Iy(Iyy)

Iz(Izz)

AD1=AD/L

AR1=AR/L

进距

舵面积

浮心

方形系数

质量中心

螺旋桨直径

船绕x轴的转动惯量

船绕y轴的转动惯量

船绕z轴的转动惯量

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续表

符号

无量纲形式

意

义

J

J。

L

m

N

N

Nr

Nrvv

Nr

Nrrr

Nv

Nvr2

Nv

Nvvv

Ns

J1=u/nD

J!=uc/n。D

LI=1

基于船速u的螺旋桨进程系数

船到达稳定指令速度u。时螺旋桨进程系数

特征长度

船的质量

流体动力力矩绕z轴的分量(偏航力矩)

当β=6=0时的偏航力矩

N作为r函数的一阶系数

Ny作为vr函数的系数

N作为r函数的一阶系数

N作为r函数的三阶系数

N作为v函数的一阶系数

Ny作为r2函数的系数

N作为√函数的一阶系数

N作为v函数的三阶系数

N作为6函数的一阶系数

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续表

符号

无量纲形式

意

义

n

r

S

t

t

T

TA

Tr

U

u

ü

y

v

x

X

Xrr

Xu

Xuu

Xvr

r1=rL2/U

st=s/L2

t1=tU/L

TI=T/L

TA=TA/L

T=Tr/L

UI=U/U

u1=u/U

ü=üL/U2

v1=v/U

v1=VL/U2

x1=x/L

螺施桨转速

船相对于流体的角加速度沿x轴的分量

湿面积

时间

推力减额

吃水

艏吃水

解吃水

体轴坐标原点相对流体的速度

U沿x轴的分量

U沿x轴分量的变化率

U沿y轴的分量

U沿y轴分量的变化率

物体纵轴，某点相对体轴原点的坐标

流体动力沿x轴的分量(纵向力或轴向力)

x作为r函数的二阶系数

x作为ü函数的一阶系数

无螺旋桨情况下，x作为u的二阶导数的系数，一阶系数为零。

x作为vr函数的系数

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·5

续表

符号

无量纲形式

意义

Xyv

X86

y

Y

Y

Yr

Y;

Yrrr

Yv

Yv

Yvvv

Yvrr

Yvvr

Ys

β

n

y1=Y/L

n1=J。/J

x作为v函数的二阶系数，一阶系数为零。

x作为δ函数的二阶系数，一阶系数为零。

物体横轴

流体动力沿y轴的分量(横向力)

当β=δ=0时的横向力

Y作为r函数的系数