船舶操纵与摇摆问答题及答案

1.什么是操纵性，操纵性主要研究的内容，操纵性主要研究的两个运动状态

答：操纵性：指的是船舶按照驾驶者的意图保持或改变运动状态的性能（航速、航向和位置）的性能。包括航向稳定性，回转性，转首性及跟从性，

停船性能。

研究的主要内容：固有稳定性，航向的保持能力；在控制力作用下的初始

回转，或航向改变能力、首摇纠偏能力、回转能力；在

制动力作用下的制动能力。

两个运动状态：直线运动，回转运动。

2.漂角、首相角、舵角、航速角、浪向角的定义

答：漂角：船舶重心处速度与动坐标系中ox轴之间的夹角，速度方向顺时针到ox轴方向为正。

首向角：船舶纵剖面与固定坐标系OX轴之间的夹角，OX到x轴顺时针为正

舵角：舵与动坐标系ox轴之间的夹角，偏向右舷为正

航速角：重心瞬时速度与固定坐标系OX轴的夹角，OX顺时针到速度方向为正

浪向角：波速与船速之间的夹角。

3.水动力导数的物理意义，水动力导数的大小关系，水动力导数的分类

答：物理意义：各线性水动力导数表示船舶保持在某一速度运动的情况下，保持其他参数不变，只改变某一运动参数所引起的船体所受水动力的

改变与此运动参数的比值。

大小关系：

分类：对线速度分量u的导数，线性速度导数；

对横向速度v的导数，位置导数；

对回转角速度的导数，旋转导数；

对加速度的导数，加速度导数，分为角加速度导数和线加速度导数；

对舵角的导数，控制导数。

4. 野本方程及其物理意义

答：描述了船舶在惯性力矩，阻尼力矩和舵力矩的共同作用下进行的缓慢的转首运动。

5. K、T参数的物理意义，K’和T’的意义，P转首指数

答：回转性指数K是舵的转首力矩与阻尼力矩系数之比，表征船舶转首性，K 越大，舵产生的转首力矩越大，阻尼力矩越小。K越大，船舶回转性越好，回转半径越小。

应舵指数T 是惯性力矩系数与阻尼力矩系数之比，T值越大，船舶受到的

惯性力矩越大，阻尼力矩越小；T＞0说明船舶具有直线稳定性，且T越小，稳定性越好。

K`是K的无因次量，也表征船舶回转性。

T`是T的无因次量，同样表征直线稳定性，大于0越小稳定性越好。

转首指数P为单位舵角的首向角改变量，是衡量船舶转首性的重要指标，P 越大，转首性越好。P值较稳定。

6. 稳定性的基本概念，直线稳定性、方向稳定性、位置稳定性的概念和包含关系；

答：稳定性：处于定常运动状态的物体受到某种极小的干扰作用而使其某些运动参数偏离原来的状态的值，当干扰消失后，这些参数能否恢复到原

来状态值的性能。如果能，则称该系统对原来的运动状态对这些参

数是稳定的；否则，就是不稳定的。

直线稳定性，船舶受瞬时扰动后，最终能恢复指向航行状态，但是航向发生了变化；

方向稳定性，船舶受瞬时扰动后，新航线为与原航线平行的另一直线；

位置稳定性，船舶受瞬时扰动后，最终仍按原航线的延长线航行；

具备位置稳定性的必须具备直线和方向稳定性，具备方向稳定性的必定具备直线稳定性。

7.直线稳定性的判断准则

答：稳定性横准数C=

C＞0，船舶具有直线稳定性，C＜0，船舶不具备直线稳定性。

应舵指数T，T＞0，船舶具有直线稳定性，T ＜0，船舶不具备直线稳定性。

8. 回转试验的步骤和可以测得参数；

答：步骤：调整好预定的航速和航向并记录；

发出口令，尽快的转舵至预定舵角并保持；

记录回转过程中的参数，时间，航速，首向角，横倾角度，回转角速度

首向角转至540度时恢复直线航行，备下一次实验。

可得到的数据，如步骤中。

9. 谱分析方法的三个应用和限定条件，响应算子的概念；

答：响应幅值算子：=（Yo/Xo）2，是幅频特性的平方，是响应函数的幅值与输入函数的幅值之比的平方。

三个应用：已知风浪谱密度和频率响应函数，求船舶运动等的谱密度

已知风浪谱密度和运动的谱密度，求频率的响应函数

在某一海区用已知频率响应函数的船舶，测量其运动谱密度，得

到该海区的风浪谱密度

限定条件：风浪和船舶运动是各态历经的平稳随机过程

风浪和船舶运动应为窄带谱

船舶应作为时间恒定的线性系统

10. 船舶摇荡预报的一般过程

答：根据海域情况，选择合适的风浪谱

根据船舶的情况，确定频率响应函数

计算遭遇频率

计算横摇谱密度对原点的0,2，4阶谱矩，用遭遇频率代替自然频率。

计算谱宽参数，计算谱宽修正后的方差。

计算摇荡的统计特性。主要结果包括：三一摇荡幅值，十一，平均，20,100,500，平均过零周期。

11.有效波倾的概念

答：由于船舶的宽度，船宽方向的波倾角是变化的，由于船的吃水，水质点的轨圆半径迅速，船舶受到的表观重力，不是垂直于波表面，而是垂直于某一深度的次波面，该次波面称为有效波面，对应的波倾角为有效波倾角，有效波倾角的幅值称为有效波倾。

12. 减小船舶横摇的方法；

答：增大固有横摇周期，可以通过增大回转惯性矩，和在稳性要求范围内减小初稳性高达到。

增大无因次阻尼系数μ，安装舭龙骨，在稳性要求范围内见效初稳性高，也可以减小回转惯性矩，但会降低横摇周期，固不采取。

安装剪摇装置，如舭龙骨，剪摇鳍，剪摇水舱。

13. 减摇装置的种类和设计准则

答：动力分类：主动式和被动式。

结构分类：舭龙骨，剪摇鳍，剪摇水舱。

设计准则：舭龙骨，根据母型或船舶实验来确定。剪摇鳍，相对波倾量和剩余横摇幅值。减摇水舱，双谐摇原则。

14. 船舶运动的一般形式，6个方程的耦合关系，

答：一般形式：横摇，纵摇，首摇，纵荡，垂荡，横荡。

耦合关系：纵荡运动，纵向运动，横向运动。

15. 纵摇和横摇分析的不同点

答：研究横浪横摇时，假设B/λ (船宽/波长)很小，波面简化成角振荡的平面。

纵向运动中，波长与船长同等量级，波面弯曲不可忽略。

纵摇和垂荡的周期接近，两者可能同时发生（耦合影响）。

纵向稳性高很大，纵摇角度很小，满足线性条件。

纵向运动（纵摇和垂荡）阻尼比横摇大数倍，因此衰减很快。