船舶操纵性总结
船舶操纵性能(理论1)
船舶操纵性能: 1。
旋回圈要素（反移量，旋回初径，进距, 横距, 定常旋回直径, 滞距,漂角；2。
舵效（RUDDER EFFECT）；3。
船舶控速性；4。
流的影响；5。
风的影响；6。
靠离泊注意事项；7。
抛锚操纵；8。
潮流；9。
侧推器的使用；一.旋回圈要素1.反移量(KICK)船舶重心偏离原航向线向操舵相反一侧横移的距离称为反移量;船尾反移量最大值约为船长的1/10～1/5,比重心处反移量要大得多;船速快,舵角大,反移量则大.吃水增加,反移量有所减小2.旋回初径(TACTICAL DIAMETER)3.进距(ADVANCE)4.横距(TRANSFER)5.定常旋回直径(FINAL DIAMETER)6.滞距(REACH)7.漂角(DRIFT ANGLE)船尾部漂角最大;漂角越大,旋回性能越好,旋回直径越小,降速越多,横倾角越大,转心也前移.浅水中漂角较深水中小.8.转心(PIVOTING POINT)转心的位置,在开始操舵时约在重心稍前处,随船舶旋回不断加快,转心位置向前移动;漂角大,旋回性能好的船舶,转心越靠前;由于船舶前进中旋回时转心在重心之前,因此在旋回时船首向内偏移量比船尾向外偏移量来得小;后退时,转心位于重心之后,和前进中回转时转心位置相对称.9.旋回中船速10.旋回时间11.旋回中横倾先内倾后外倾旋回圈要素的使用1．反移量-----在船舶驶离码头或并靠它船时，船首刚刚摆出泊位，如果很快操大舵角进车，则会产生较大反移量而导致尾部触碰码头或他船；2．旋回初径和进距可以用来估算用舵旋回掉头所需水域的大小。
二．舵效（RUDDER EFFECT）影响舵效的因素1．吃水-------船舶吃水增加，舵效变差；满载船转动惯量大，故启动不易停转难，因此，满载大型船舶操纵时，一般宜早用舵，早回舵，舵角较大。
2．舵速-------经验表明，人力操舵能保持舵效的最低航速为3KN，自动舵为8KN。
3．舵角和舵面积比--------加大操舵角是提高舵效的有效措施，舵面积比增大，舵效变好；4．纵倾和横倾---------首倾时舵效较差，适当尾倾时舵效较好；船舶有横倾时，向有横倾侧转向时舵效差，反之，舵效较好。
船舶操纵性与耐波性总结
船舶操纵性：是指船舶按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能，即船舶能保持或改变其航速、航向和位置的能力。
航向稳定性：表示船舶在水平面内的运动受扰动而偏离平衡状态，当扰动完全消除后能保持其原有平衡状态的性能。
回转性：表示船舶在一定舵角作用下作圆弧运动的性能。
转首性：表示船舶应舵转首并迅速进入新的稳定状态的性能. 运动稳定性与机动性制约：小舵角下的航向保持性 、中舵角下的航向机动性 、大舵角下的紧急规避性固定与运动坐标系的关系：漂角：速度V 与OX 轴正方向的夹角β。
舵角：舵与OX 轴之间的夹角δ。
舵速角：重心瞬时速度矢量与O 0X 0轴之间的夹角ψ0。
线性水动力导数意义：船舶作匀速直线运动，在其他参数不变时，改变某一运动参数所引起的作用于船舶的水动力或矩对该参数的变化率。
水动力导数：Xu= Yu= 通常可称对线速度分量u 的导数为线性速度导数．如：Xu 等。
对横向速度分量v 的导数为位置导数，如：Yv 、Nv 等。
对回转角速度r 的导数为旋转导数，如：Nr 、Yr 等。
对各加速度分量和角加速度分量的导数为加速度导数Xu 。
，对舵角δ的导数为控制导数，如：Y δ等。
稳定性：对处于定常运动状态的物体(或系统)，若受到极小的外界干扰作用而偏离原定常运动状态；当干扰去除后，经过一定的过渡过程，看是否具有回复到原定常运动状态的能力。
若能回复，则称原运动状态是稳定的。
直线稳定性：船舶受到瞬时扰动以后，重心轨迹最终恢复成为一条直线,但航向发生了变化。
方向稳定性：船舶受到的瞬时扰动消失以后，重心轨迹最终成为原航线平行的另一直线。
位置稳定性：船舶受到瞬时扰动，当扰动消失以后，重心轨迹最终恢复成为与原来航线的延长线。
稳定衡准数:C=-Y V (mx G u 1-N r )+N V （mu 1-Y r ）；C>0 表示船舶在水平面的运动具有直线稳定性；C<0 则不具有直线稳定性。
影响航向稳定性的因素：(1)为改善其航向稳定性，应使Nr 、Yv 二者的负值增加，从C 的表达式可见，此二者之乘积的正值就越大，显然有利于改善稳定性。
第七章 船舶操纵性
一、船舶操纵性的基本概念
良好的航向稳定性十分重 要
一、船舶操纵性的基本概念
良好的航向改变能力十分重要
一、船舶操纵性的基本概念
操纵性好的船，实际路程短， 操纵性好的船，实际路程短，同样省油
二、试验研究
三体船模型操纵性自航模试验（江苏科技大学游泳池） 三体船模型操纵性自航模试验（江苏科技大学游泳池）
二、试验研究
回转试验
二、试验研究
Z形操舵试验得到的曲线
二、试验研究
潜艇与水面船不同， 潜艇与水面船不同，多了垂直面内的运动
二、试验研究
人操纵物理模型试验
二、试验研究
实艇（ 实艇（船）试验
三、理论研究
船舶操纵性理论研究： 船舶操纵性理论研究： 基于统计理论， 1 基于统计理论 ， 建立的一系列民船操纵性同船 舶主尺度之间的关系； 舶主尺度之间的关系； 基于水动力学理论， 2 基于水动力学理论 ， 进行各种操纵性水动力问 题的计算，从而对船舶操纵运动进行计算； 题的计算，从而对船舶操纵运动进行计算； 基于系统辨识技术， 3 基于系统辨识技术 ， 利用船舶操纵运动拟合动 态系统的数学模型， 态系统的数学模型，从而再用于实船预报及操纵 性分析。 性分析。
一、船舶操纵性的基本概念
船舶预定航线 船舶实际航线
航向稳定性好的船，可以节省很多燃料消耗。 航向稳定性好的船，可以节省很多燃料消耗。 船舶航行稳定性研究中，按照是否操舵（控制）， 船舶航行稳定性研究中，按照是否操舵（控制）， 将稳定性分为自动稳定性（船舶固有稳定性） 将稳定性分为自动稳定性（船舶固有稳定性）和 控制稳定性。 控制稳定性。 船舶固有稳定性取决于船体几何形状（ 船舶固有稳定性取决于船体几何形状（例如一般 长宽比比较大的船稳定性好） 长宽比比较大的船稳定性好） 控制稳定性取决于控制系统的好坏。 控制稳定性取决于控制系统的好坏。这也是自动 操舵系统发展的意义所在。 操舵系统发展的意义所在。
船舶的操纵性能
船舶的操纵性能（旋回性、冲程、保向性、改向性以及船舶变速运动性能）船舶驾驶人员必须较好地掌握船舶操纵知识，了解本船的操纵性能以及各种外界条件对本船操纵性能的影响，才能正确操纵船舶；准确控制船舶的运动。
往往一艘操纵性能良好的船舶，具有稳定地保持运动状态和迅速准确地改变运动状态的性能。
一、旋回性能是船舶操纵中的重要部分，它包括的因素有偏移或反移量、进距、横距、旋回初径、漂角、转心、旋回时间、旋回中的降速和横倾等。
这些数值是在船舶满载，半载以及空载等不同的状态下实测所得，掌握这些要素，对避让船舶、狭窄区域旋回或掉头等情况下安全操纵船舶有着重要的作用，也是判定船舶是否处于安全操纵范围内的重要参数。
偏移或反移量（KICK）是船舶重心向转舵相反一舷横移的距离，满载时其最大值约为船长的1%左右，但船尾的反移量较大，其最大值约为船长的1/10—1/5，可趁利避害的加以运用，如来船已过船首，且可能与船尾有碰撞危险，紧急情况下可向来船一侧满舵利用反移量避免碰撞（有人落水时向人落水一舷操满舵也是利用该反移量）；进距（ADVCNCE）是开始转舵到航向转过任一角度时中心所移动的纵向距离，旋回资料中提供的纵距通常特指转过90度的进距，即最大进距，其值约为旋回初径的0.85—1.0倍，熟练掌握可常帮助我们正确判断船首来船或危险的最晚避让距离；横距（TRANSPER）是开始转舵到航向90度时船舶中心所一定的横向距离，其值约为旋回初径的0.55倍；旋回初径（TACTICAL DIAMETER）是船舶开始转舵到航向180度时重心所移动的横向距离，其值约为3-6倍船长；旋回直径（PINAL IAMETER）是船舶做定常旋回运动时的直径，约为旋回初径的0.9-1.2倍。
漂角（DRIPT AUGTE）是船舶旋回中船首与重心G点处旋回圈切线的方向夹角，其值约在3度—15度之间，漂角约大，其旋回性能越好；转心P是旋回圈的曲率中心O到船舶首尾线所做垂线的垂点，该点处的漂角和横移速度为零，转心P约在船首柱后1/3-1/5船长处，因此，旋回中尾部偏外较船首里为大，操船是应特别注意；旋回时间是旋回360度所需要的时间，它与排水量有密切关系，排水量大，旋回时间增加，比如万吨船快速满舵旋回一周约为6MIN，而超大型船舶旋回时间几乎增加一倍；旋回中的降速系由船体斜航阻力增加，舵阻力以及推进效率降低而造成的，所降部分为航速的1/4-2/4不等；旋回产生的横倾，它是一个应注意的不安全因素，旋回初出现向用舵方向一侧的内倾，倾角较小，时间也较短，不久随着转头角度速度增加，将出现向用舵反侧的外倾，对于GM值较小的集装箱船等，在操纵中应特别注意。
船舶操纵性总结汇总
操纵性绪论操纵性定义：船舶按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能，即船舶能保持或改变航速、航向和位置的性能。
操纵性内容：1. 航向稳定性：表示船舶在水平面内的运动受扰动而偏离平衡状态，当扰动完全消除后能保持其原有平衡状态的性能。
2．回转性：表示船舶在一定舵角作用下作圆弧运动的性能。
3．转首性和跟从性：表示船舶应舵转首及迅速进入新的稳定运动状态的性能。
4. 停船性能：船舶对惯性停船和盗车停船的相应性能。
附加质量和附加惯性矩：作不定常运动（操纵和耐波运动）的船舶，除了船体本身受到愈加速度成比例的惯性力外，同时船体作用于周围的水，使之得到加速度。
根据作用力和反作用力，水对船体存在反作用力，这个反作用力称为附加惯性力。
附加惯性力是与船的加速度成比例的，其比例系数称为附加质量。
船舶操纵一、操纵运动方程1.1坐标系一、固定坐标系：固定坐标系是固结在地球表面，不随时间而变化的，如图所示。
首向角ψ：X 0与X 的夹角（由X 0转向X ，顺时针为正）。
二、运动坐标系：运动坐标系是固结在船体上的，随船一起运动的，如图所示。
重心坐标：X OG 、Y OG ； 船速：V 重心G 瞬时速度； 航速角ψ0：X0轴与船速V 夹角(顺时针为正)；漂角：β船速与X 轴夹角(顺时针为正)； 回转角速度：γ=dψdt；回转曲率：R 右舷为正； 舵角：δ左舷为正。
三、枢心：回转时漂角为零点、横向速度为零的点。
1.2线性运动方程一、坐标转换00cos sin sin cos ψψψψ=-=+G G x u v y u v二、简化方程当重心在原点处：X G =0 运动坐标系一般方程：三、对于给定船型、给定流体中的运动情况船型参数和流体特性为已知条件； 操纵运动为缓变过程，忽略高阶小量； 忽略推进器转速影响；操舵过程短暂，忽略转舵加速度。
则可将给定船型流体中受力情况表示如下：由泰勒展开式，用水动力导数表示如下：四、简化后的操纵运动线性方程式：2()()()ψψψψψψ=--=++=++G G Z G X m u v x Y m v u x N I mx vu 00cos sin ψψ=+G G X mx my 00cos sin ψψ=-G G Y mymx ()()ψψψ=-=+=z X m u v Y m v u NI (,,,,,,)(,,,,,,)(,,,,,,)X X u v r u v r Y Y u v r u v r N N u v r u v r δδδ===v r v r v r v r Y Y v Y r Y v Y r Y N N v N r N v N r N δδδδ=++++=++++111()()v ur v u u r r v u r+=++∆+∆=+1.3水动力导数一、定义：匀速直线运动时，只改变一个运动参数，其他不变引起的作用于船舶水动力对运动参数的变化率。
船舶操纵性能(理论2)
沉深横向力的大小与沉深比密切相关。当h/D＞0.65～0.75时，该力很小；当h/D＜0.65～0.75时，随着h/D的减小，该力将明显增大。此外，该力的大小还随桨叶进速的降低、转速的提高而增大（即滑失速度增大时，该力变大）；相同的转速下，倒车时沉深横向力比正车时大。该横向力受螺旋桨工况影响（即螺旋桨处水面遮蔽程度、桨叶切面形状等桨致偏作用
1. 单螺旋桨船横向力
1）.沉深横向力:螺旋桨桨轴中心线距水面的垂直距离h 称为螺旋桨的沉深。沉深 h 与螺旋桨直径D 之比h/D 称为沉深比。
原理：
当螺旋桨临近水面或部分桨叶露出水面工作时，桨叶扰动水面，掀起波浪，吸入空气，使得上下桨叶所处的流场不同，下桨叶所处的流场中的水密度大于上桨叶所处的流场水密度。下桨叶产生的水动力大于上桨叶，下桨叶的旋转阻力大于上桨叶。上下桨叶的旋转阻力的差值就是沉深横向力。
结论:
对于右旋单车船而言，进车时该力推尾向右，使船首向左偏转；倒车时，使船首向右偏转。左旋式单车船偏转方向与此相反。
2）.伴流横向力
船舶航行期间有一股随船前进的水流,这股水流称为伴流.
伴流除降低舵力、提高桨之推力外,还产生横向力.
原理：
船舶前进时,船尾螺旋桨盘面处伴流流速分布规律是:上大下小,左右对称.由于伴流的这种特点,使得螺旋桨工作时,上桨叶进速较低,冲角较大,水动力较大,旋转阻力也大.相反,下桨叶旋转阻力较小.这种因伴流的影响而出现的上下桨叶的旋转阻力的差值而构成的横向力,称为伴流横向力.该力通过桨轴作用与船尾.
结论:
船舶前进中进车,船速越高,伴流上下的速度差也就越大,则伴流横向力也就越大. 船速一定时,转速提高,该力也增大.
此外,该力大小与螺旋桨盘面内伴流分布的均匀程度密切相关.具有U 型船尾、导流管以及
船舶操纵性
固定坐标系中船舶六自由度操纵运动方程：
. m(u . vr wq ) X H X R X P X 1W X 2W m(v ur pw) YH YR YP Y1W Y2W . m( w uq vp) Z H Z P Z1W Z 2W . I xx p K H K R K P K1W K 2W . I yy q ( I xx I zz ) pr M H M P M 1W M 2W . I zz r ( I yy I xx ) pq N H N R N P N1W N 2W
回转直径：
D
2U 0 2U 0 r K r
k为舵效系数
L2 d 最小回转直径： D 10 AR
2) 战术直径 DT
船舶首向改变180度时，其重心距初始直线航线的横向距离
4) 正横距 l B
转舵开始点到首向角改变90度时重心横移 的距离
DT (0.9 ~ 1.2) D
3) 进距 l A
Cw 为水线面系数
桨力
桨推力减额系数： 推力系数：
进速系数：
（汉克歇尔公式估算）
舵力
(1)
tR
为舵阻力减额系数
(2) 舵的正压力： a） f 的计算：
f a 为舵的法向力系数， 为舵的展弦比 ，
（芳村模型） （船舶机动时舵处的伴流系数）
2 b）U R （有效来流速度）的计算：
v为船舶瞬时速度，
非线性流体动力：
为展弦比，
3）转船流体动力 采用井上模型：
a) b) c)
d) e)
f)
为首尾吃水差
4)横摇流体动力矩
船舶操纵考点总结
船舶操纵考点总结船舶操纵考点总结第一章船舶操纵性能1.船舶由静止状态进车，达到相应稳定航速的前进距离与船舶排水量成正比，与相应的稳定的船速的平方成正比，与螺旋桨推力成反比。
2.船舶由静止状态进车，达到相应稳定航速的时间与船舶排水量成正比，与相应的稳定的船速的成正比，与螺旋桨推力成反比。
3.船舶由静止状态启动主机，到达到常速，满载船的航进距离约为船长的20倍，轻载约为满载的1/2---2/3。
4.船停船距离（冲程）/冲时：船在前进中下令停止主机至船对水停住的滑行距离和时间。
5.实测停车距离（冲程）/冲时：船在前进中下令停止主机至船对水余速将至2节时或对水速度降低到保持舵效的最低速度的滑行距离和时间。
6.停车冲程与船速的平方成正比，与排水量成正比。
7.航行船舶停车后速度变化：呈非线性变化，开始时速度下降快，而后下降慢，至终为0 8.影响冲程大小的因素与：排水量、初速度、船舶阻力、污底和浅水有关。
9.减速常数是指船舶停车后船速每递减一半所需的时间，减速常数随排水量的不同而不同，一般万吨船约为4Min.10.倒车距离（冲程）/冲时：船在前进中下令倒车至船对水停住移动时的滑行距离和时间。
11.倒车停止性能：从发令开始至船对水停止移动的这段时间所前进的距离。
12.实测倒车距离（冲程）/冲时：船在前进中下令倒车至船对水停住时的滑行距离和时间。
13.倒车停船距离：万吨级6-8L,5万吨8-10L，10万吨10-13L，15-20万吨级13-16L14.航行中船舶下令倒车后，速度的变化是主机倒车转速达到最大时下降快。
15.船舶航行中进行倒车，通常在关闭油门后，等船速降至全速的60%-70%,转速降至额定转速的25%-35%，停止主机在进行倒车启动。
16.全速倒车后，右旋螺旋桨船，向右偏转，航向变化可能超过90度，压载状态较满载状态右偏量更大。
左满舵比右满舵旋回圈小。
17.主机换向所需时间：蒸汽机指示功率60-90s,内燃机制动功率90-120s，汽轮机轴功率120-180s。
船舶动力学与操纵性能分析
船舶动力学与操纵性能分析船舶动力学是研究船舶在不同水体中的运动、力学效应以及受外界影响时的动力响应。
船舶的操纵性能则是指船舶在不同条件下对操纵指令的响应能力和灵敏度。
本文将对船舶动力学及其操纵性能进行分析与讨论。
一、船舶动力学分析船舶动力学分析是研究船舶在液体介质中受到的各类力学效应。
主要包括以下几个方面：1. 流体阻力：船舶在水体中运动时，会受到阻力的影响。
阻力的大小与水体的黏性、船舶的外形、速度等有关。
2. 惯性力：当船舶受到外力作用时，会产生惯性力，使船舶发生运动。
例如船舶的加速度、减速度等。
3. 水动力效应：船舶在水中前进时会产生侧滑、纵向力和横向力等水动力效应，影响船舶的稳定性和操纵性。
4. 波浪力：在海洋或湖泊中航行时，船舶会受到波浪力的影响，产生起伏和摇晃。
二、船舶操纵性能分析船舶操纵性能是指船舶对操纵指令的响应能力和表现出的灵敏度。
良好的船舶操纵性能对于船舶的安全和操作效率至关重要。
下面分析几个影响船舶操纵性能的因素：1. 转向性能：船舶在转向时需要良好的稳定性和灵活性。
相关因素包括船舶的操纵设备、舵的设计和位置、船舶的结构等。
2. 加速性能：船舶在加速时需要有较好的推进力和动力性能，以便快速响应操纵指令。
3. 刹车性能：船舶在减速或停止时需要有有效的刹车装置和刹车性能，以确保船舶的安全停靠。
4. 效益性：良好的船舶操纵性能还应考虑船舶的燃油消耗、航速与操纵指令的关系等问题。
三、船舶动力学与操纵性能的优化要优化船舶的动力学和操纵性能，需要综合考虑船舶的设计、结构、动力系统等方面的因素，下面列举几个优化的方向：1. 船舶外形设计：通过减少船舶的阻力，改善船舶的流线型外形，可以提高船舶的运动效率和操纵性能。
2. 推进系统优化：船舶的推进系统是关键的动力装置，优化推进系统的结构和性能，可以提升船舶的加速性能和操纵性能。
3. 操纵设备改进：改进船舶的操纵设备，包括舵、操纵系统等，可以提高船舶的转向性能和灵敏度。
船舶操纵知识点归纳
{（1）定常旋回阶段第一章船舶操纵性基础1、定义：保向、改向、变速。
2、船舶操纵性能：①变速性能：（1）停船性能（2）启动性能（3）倒车性能②旋回性能③保向性能④航向稳定性能3、一些主要概念：①转心：转轴与船舶首位线交点（垂足）通常位于船首之后1/3L （船长）它的位置稍有移动②通常作用在船上的力及力矩：水动力、风动力、舷力、推力③漂角：船舶运动速度与船首位线的夹角4、①水动力及其力矩：水给予船舶的运动方向相反的力②特点：船前进时，水动力中心在船中前船后退时，水动力中心在船中后③附加质量：惯性质量及惯性矩大型船舶纵向附加质量≈0.07m （m 为船的质量）附加惯性矩≈1.0Iz （Iz 为船的惯性矩）④水动力角：水动力方向与船首位线的夹角它是漂角的函数，随它漂角的增大而增大⑤水动力中心大概位置:前进平吃水：漂角为0时，中心在船首之后1/4L （船速越低，越靠近船中，前进速度为0时，在船中）后退平吃水：漂角为0时，中心距船中1/4L⑥水动力距：与力矩系数水线下面积、船体形状有关力矩系数是漂角的函数5、船体阻力摩擦阻力→主要阻力占70%—90%速度越大，其值越大（与V 2成正比）兴波阻力（低速时：与V 2成正比；船高速时：急剧增大）涡流阻力空气阻力：约占2%附体阻力6、船舶的变速性能①停船性能（冲程）：与惯性有关②冲程：往往是对水移动的距离（对水移动速度为0）③一般万吨船：倒车停船距离为6—8L倒车冲程：5万：8~10L 10万吨:10~13L 15—20万吨：13~16L④当船速降到60%~70%时，转速降到25%~35%倒车⑤换向时间：从前进三到后退三所需时间汽轮机：120s~180s 内燃机：90s~120s 蒸汽机：60s~90s7、船舶的旋回性：转船阶段①旋回圈：过渡阶段—变速旋回阶段{剩余阻力：附加阻力：{②旋回初径：操舵后航向转过180°时，重心移动的横向距离一般为3~6L③旋回直径：船定常旋回时，重心轨迹圆的直径通常为旋回初径的0.9~1.2倍④进距：开始操舵到航向转过任一角度，重心移动的纵向距离通常为旋回初径的0.6~1.2倍⑤横距：指操舵让航向转过任一角度，垂心所走的横向距离约为旋回初径的1/2倍⑥制距：操舵开始时的重心位置到定常旋回率重心的纵向距离1~2L（2）船舶旋回运动是舷力的横向分量、水动力横向分量共同作用的结果（3）船舶旋回运动中的性能：降速车旋回的初始阶段：内倾；定常旋回：外倾旋回时间：旋回360°所需的时间；万吨级船旋回时间约为：6min（4）影响旋回特性的因素：①方形系数大旋回性好旋回圈小②船首水线下面积多旋回性好旋回圈小③船尾有钝材或船首瘦削旋回性差旋回圈大④舵面积大旋回性好旋回圈小⑤吃水增大横距、旋回初径增大，反移量减小⑥横倾，影响较小：低速时，向底舷一侧旋回旋回性好高速时，向高舷一侧旋回旋回性好船速低于某一值时，旋回圈加大⑦浅水：水变浅阻力加大转船舵力作用小旋回圈大旋回性变差⑧旋回圈在实际操船中的应用：反移量（kick ）：向操舵相反一舷移动的距离0.1~0.2L （10%~25%L ）9、操纵指数：k r r T =+.（T ：追随性指数.r :r 的导数角速度<r>的加速度k:旋回性指数）阻尼力矩惯性力矩=T （T 大，惯性大，实际操舵中T 越小越好）阻尼力矩转舵力矩=k （k 大，转舵效应好，实际操舵k 越大越好）无因次的k’、T’)(')('v L T T v L k k ==（k/T 表示舵效）{{第二节航向稳定性及保向性1、船向稳定性定义：船受外力干扰，干扰消失后，不用舵的前提下，船能自动恢复直线运动①恢复到原航向平行的航向航向稳定性（方向稳定性）稳定性②彻底恢复到原航行完全相同的航向上③直线稳定航向稳定性：方形系数低，长/宽高的船航向稳定性好瘦船稳定性好船首侧面积大航行稳定性差（例如：球鼻首bulous）2、保向性概念：船首线运动受外力干扰通过用船纠正使其恢复到原航向与航迹上继续做直线运动一般来说：航向稳定性好的船保向性好3、影响保向性因素瘦船好浅吃水差船尾肥大（有钝材）好干舷高差尾倾较首倾好轻载比满载保向性好（如有风，另当别论）船速高好水深浅好逆风逆流好第三节变速性能补充1、启动性能：静止定常运动定常速度v、所需距离与排水量成正比，与v2成反比，与阻力成正比经验：满载启动距离20L轻载为满载的1/2~2/32、减速性能：停车冲程：对水速度为0通常对水移动能维持舵效的最低速度，即认为停船万吨级船2节、超大船3节，即认为停船一般货船停船冲程8~20L、超大船停船冲程20L3、制动性能：前进三后退三变螺距船CPP是FPP船紧急停船距离的60%~80%总结：排水量大停船距离大船速大停船距离大污底严重停船距离小主机功率大停船距离小顺流顺风停船距离大第四节船舶操纵性试验1、旋回试验：在直航情况下，左35°或右35°，使船旋回旋回试验的目的:测定旋回圈，评价船舶旋回性2、冲程试验冲程条件：风流小水深≥3Bd 采用投掷法测定倒车使船停下（这种试验）要求船首改变90°3、螺旋试验、逆螺旋试验该试验目的，判断船舶航向稳定性好坏逆螺旋试验：求取船舶达某一回旋角速度所需舵角4、Z 性试验该试验主要评价船舶首摇抑制性，也可测定旋回性，追随性，航向稳定性获得操纵性指数第五节IMO 要求1、①对旋回性：进距＜4.5L 旋回初径＜5L操10°舵角航向改变10°时的进距＜2.5L②对停船性：全速倒车停船距离＜15L超大船倒车停船距离＜20L③对于首摇抑制性、保向性3、Z 型试验结果：左右10°舷角第一超越角：a 、当L/v ＜10s 时：＜10°b 、当L/v ＞30s 时：＜20°c 、当10s ＜L/v ＜30s 时：[5+21（L/v ）]°第二超越角：a 、当L/v ＜10s 时：＜25°b 、当L/v ＞30s 时：＜40°c 、当10s ＜L/v ＜30s 时：＜[17.5+0.75（L/v ）]°第三章车、舵、锚、缆、拖船第一节螺旋桨（propeller ）1、关于阻力的补充摩擦阻力占到70%~80%，它与大约船速1.852的次方成正比2、吸入流与排出流①进入螺旋桨的流吸入流：范围广、流速慢、流线平行②螺旋桨排出的流排出流：范围小、流速快、水流旋转3、推力有船速关系（还与滑失有关）推力：排出流对船的反作用力船速一定，螺旋桨转速高推力大螺旋桨转速一定，船速高推力小4、滑失：螺旋桨对水实际速度与理论上能前进速度之差理论速度滑失滑失比=螺旋桨推力主要取决于其转速及滑失比。
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2010年度操纵性总结
1.船舶操纵性含义
船舶操纵性是指船舶借助其控制装置来改变或保持其运动速率、姿态和方向的性能。
2.良好的操纵性应具备哪些特性
具有良好操纵性的船舶，能够根据驾驶者的要求，既能方便、稳定地保持航向、航速，又能迅速地改变航向、航速，准确地执行各种机动任务。
3.
4.分析操舵后船舶在水平面运动特点。
船的重心G做变速曲线运动，同时船又绕重心G做变角速度转动，船的纵中剖面与航速之间有漂角。
5.漂角β的特性（随时间和沿船长的变化）。
船长：船尾处的速度和漂角为最大，向船首逐渐减小，至枢心P点处速度为最小且漂角减小至零，再向首则漂角和速度又逐渐增大，但漂角变为负值。
6.
7.作用在在船上的水动力是如何划分的。
船在实际流体中作非定常运动时所受的水动力，分为由于惯性引起的惯性类水动力和由于粘性引起的非惯性类水动力两类来考虑，并
忽略其相互影响。
8.
9.线性水动力导数的物理意义和几何意义。
物理意义：各线性水动力导数表示船舶在以u=u0运动的情况下，保持其它运动参数都不变，只改变某一个运动参数所引起船体所受水动力的改变与此运动参数的比值。
几何意义：各线性水动力导数表示相应于某一变化参数的受力（矩）曲线在原点处的斜率。
10.常见线性水动力导数的特点。
位置导数：(Yv，Nv）船以u和v做直线运动，有一漂角-β，船首部和尾部所受横向力方向相同，都是负的，所以合力Yv是较大的负值。
而首尾部产生的横向力对z轴的力矩方向相反，由于粘性的影响，使尾部的横向力减小，所以Nv为不大的负值。
所以，Yv<0, Nv<0。
控制导数：（Yδ，Nδ）舵角δ左正右负。
当δ>0时，Y（δ）>0，N（δ）<0。
（Z轴向下为正）所以Yδ>0，Nδ<0。
旋转导数：(Yr，Nr) 总横向力Yr数值很小，方向不定。
Nr数值较大，方向为阻止船舶转动。
所以，Nr<0。
11.
12.
13.
14.一阶K、T方程及K、T含义，可应用什么操纵性试验测得。
在操舵不是很频繁的情况下，船舶的首摇响应线性方程式可近似
的用一阶K、T方程来代替。
一阶K、T方程的使用条件是船有较好的稳定性，舵角小，且操舵的频率较低。
K：回转性指数，为单位舵角下的回转角速度。
T：应舵指数，表示转首对操舵响应的快慢。
K，T可应用Z形操纵试验测的。
15.画图说明船舶在作直线航行时（舵角δ=0），若受到某种扰动后，
其重心运动轨迹的四种可能情况，并说明三种稳定性之间的关系。
1.船舶受扰动后，船舶的最后运动平衡状态与初始运动方向相同，
且运动轨迹间无偏离的匀速直线运动，称船舶具有位置稳定性。
2.船舶受扰动后，船舶的最后运动平衡状态仍为匀速直线运动，且
运动方向与初始运动方向相同，但与初始运动轨迹间存在一横向偏离。
称船舶具有方向稳定性。
3.船舶受扰动后，船舶的最后运动平衡状态仍为匀速直线运动，但
运动方向与初始运动方向不同，只是从一种直线运动回复到另一种直线运动。
称船舶具有直线稳定性。
4.船舶受扰动后，在各种非线性因素作用下，船舶最终进入回转运
动。
这时，称原直线匀速运动是没有稳定性的。
三种稳定性间的关系：1.具有位置稳定性的船一定同时具有方向稳定性和直线稳定性；2.具有方向稳定性的船一定同时具有直线稳定性；
3.不具有直线稳定性的船也一定不具有方向稳定性和位置稳定性。
16.影响稳定性的因素有哪些？
船型，舵（舵效），船尾部、首部在纵中剖面上的投影面积，纵倾。
17.船舶回转过程的三个阶段及船舶在各个过程运动特点（速度、加
速度信息）
1.转舵阶段：从开始转舵起到舵转至规定舵角止为转舵阶段。
在这
一阶段，随着舵的转动，产生由舵角引起的侧向力和力矩。
但由于转舵阶段时间很短，且船体本身的惯性很大，使在该阶段来不及产生明显的侧向速度和回转角速度，船几乎按原航线运动。
但会产生侧向加速度和回转角加速度。
2.发展阶段：从转舵结束起到船舶进入定常回转运动前为止为发展
阶段。
由转舵阶段产生的侧向加速度和回转角加速度随时间的推移，很快表现出明显的侧向速度和回转角速度。
由于作用在船上的水动力和力矩是随时间变化的，所以船的航速、漂角、角速度、回转曲线的曲率半径以及横向加速度和回转角加速度都是随时间变化的，船作非定常运动。
3.定常阶段：当诸力矩平衡，船的角加速度为零，角速度保持常值
不变，漂角和航速也逐渐达到常值，船的运动就进入了定常阶段。
在该阶段，作用在船上的水动力矩平衡、而水动力沿轨迹法线方向保持常值不随时间改变，船的航速V、漂角β、角速度r皆不随时间改变，船作定常运动。
船的重心G作匀速圆周运动，同时船又绕重心作匀角速度转动。
18.船舶回转运动主要特征参数。
1.定常回转直径Ds：定常回转圆的直径，为最常用的回转特征参数，
通常以相对回转直径Ds/L来表示。
2.战术直径Dt：船回转180°时，其重心距初始直线航线的距离。
一般来说Dt=（0.9~1.2）Ds.
3.纵距Ad：自转舵开始至首向改变90°时，船重心沿初始直航线前
进的距离。
4.正横距Tr：船回转90°时，重心至初始直航线的距离。
5.反横距K：船重心离开初始直航线向回转相反的方向横移的最大
距离。
6.定常回转航速Vs，漂角βs、横倾角φs。
7.回转周期T：从转舵起至回转360°所经历的时间。
19.影响定常回转直径的5个因素是什么？
1.船型
2.纵倾
3.舵
4.航速
5.回转中的横倾角
20.推导船舶定常回转时横倾角的确定公式。
21.按照操舵规律由线性响应方程求解舶的回转角速度和艏向角。
22.拘束模型试验一般包括哪几种？
斜航试验（ORT），旋臂试验(RAT)，平面运动机构试验PMM
23.了解斜航验原理、方法，清楚斜航试验可测得哪些水动力导数。
可求得漂角和舵角的位置导数。
24.了解旋臂试验原理、方法，清楚旋臂试验可测得哪些水动力导数。
可求得个回转导数，高阶导数，交叉耦合导数。
25.了解平面运动机构验原理、方法，清楚平面运动机构验可测得哪
些水动力导数。
可求得船的加速度导数和速度导数（位置导数，线加速度导数，旋转导数，角加速度导数）。
26.考察船舶回转性能的回转试验过程方法及相关主要特征参数。
1.试验过程：a.船在预定航向上稳速直航2min~3min。
b.发出操舵令，
以最快速度操舵至规定舵角。
c.保持此舵角，直至船首向改变450°。
d.以相同程序反向操舵重复上述a~b的试验。
2.主要特征参数：船的重心轨迹，战术直径，定常回转直径，纵距，
横距，静横倾角，动横倾角，回转周期，定常回转角速度，定常回转航速。
27.Z形试验的试验方法及可以测得哪些操纵性参数。
1.试验方法：a.船在预定航向上稳速直航2min~3min。
b.快速操右舵15°，稳住舵角。
c.当首向角达到右15°，快速反向操舵至左舵15°，稳住舵角。
d. 当首向角达偏离初始首向角左15°时，快速操舵至右15°，稳住舵角。
e. 当首向角再次达偏离初始首向角右15°时，快速操舵至左15°，稳住舵角。
f. 当首向角向左达初始首向角时，快速操舵回中，至此，一次试验结束。
2.可以测得的操纵性参数：试验可得首向角和舵角随时间变化的曲线。
从曲线中可测的初转期，转首滞后，平均变向角速度，超越时间，超越角，周期，平均转首强度。
最终得到回转指数K，应舵指数T。
28.惯性水动力导数的推导
29.
30.扰动微分方程分析及稳定条件。
31.改善船舶稳定性的方法。
1.船型瘦长，稳定性好。
改变方形系数，长宽比，长吃水比等使其船
型瘦长。
2.增大尾部纵中剖面投影面积（减少首部纵中剖面投影面积）。
3.使船向尾纵倾。
4.提高舵效。
32.回转性、航向稳定性、机动性的含义。
回转性：指操舵使船舶做圆弧运动的性能。
航向稳定性：指受扰船舶，在外界小扰动消失后，恢复到原定常运动状态的能力。
机动性：指船舶小范围内改变航向或纠正航向的能力。
在一阶响应方程式中，K越大，T越小，则船的回转性越好，稳定性和应舵性也越好。
其中，K越大，回转性越好。
T越小，应舵性和稳定性越好。
一般而言，船舶向尾纵倾是稳定性变好。
向首纵倾使（机动性）回转性变好，稳定性变差。