船舶操纵
船舶操纵第章
船舶操纵第1章1. 额定船速是指A. 主机以海上常用功率和转速在深水中航行的静水船速；B. 主机以海上常用功率和转速在深水、风浪中航行的船速；C. 主机以额定功率和转速在深水中航行的静水船速；D. 主机以额定功率和转速在深水、风浪中航行的船速。
[单选题] *ABC(正确答案)D2. 额定船速是指在深水中，在额定功率与额定转速条件下，船舶所能达到的 [单选题] *A. 对水的速度；B. 对地的速度；C. 理论上的速度；D. 静水中的速度。
(正确答案)3. 海上船速是指 [单选题] *A. 主机以海上常用功率和转速在深水中航行的静水船速；(正确答案)B. 主机以海上常用功率和转速在深水、风浪中航行的船速；C. 主机以额定功率和转速在深水中航行的静水船速；D. 主机以额定功率和转速在深水、风浪中航行的船速。
4. 海上船速是指 [单选题] *A. 考虑风浪较大，较额定船速为高的船速；B. 考虑常遇风浪时的平均船速；C. 较港内船速高一倍的船速；D. 主机以海上常用功率和转速在深水中航行的静水船速。
(正确答案)5. 为了留有一定的储备，主机的海上功率通常定为额定功率的： [单选题] *A. 60％B. 70％C. 80％D. 90％(正确答案)6. 为了留有一定的储备，主机的海上转数通常定为额定转数的 [单选题] *A. 80～85％B. 85～90％C. 90～95％D. 96～97％(正确答案)7. 经济航速速是指 [单选题] *A. 主机以海上常用功率和转速在深水、风浪中航行的船速；B. 船舶在实际航行环境中以海上常用功率和转速行驶并考虑机动航行后的平均速度；C. 船舶在实际营运中能够保证船期的实际使用速度；D. 以节约燃油、降低成本为目的，根据航线条件等特点而采用的速度。
(正确答案)8. 港内船速是指 [单选题] *A. 主机以额定功率和转速在深水中航行的静水船速；B. 主机以额定功率和转速在浅水中航行的静水船速；C. 主机以港内功率和转速在深水中航行的静水船速；(正确答案)D. 主机以港内功率和转速在深水、风浪中航行的船速。
在紧迫危险环境下的船舶操纵措施
在紧迫危险环境下的船舶操纵措施1.紧急停船：在紧急情况下，船舶应立即停止前进，并通过使用舵柄将方向保持在恰当的位置。
如果需要紧急停船，可以将发动机切断或者反推，同时关闭舵机。
2.泊位进出：在进出紧急泊位时，船舶应遵循严格的程序。
首先，船舶需要减速，并通过舵柄控制船舶方向。
同时，船舶在进入泊位或离开泊位时，船员需要密切关注泊位的周围环境，并与相关部门进行沟通以获取必要的信息和指导。
3.紧急转向：在紧迫情况下，船舶可能需要立即转向以避免碰撞或其他潜在危险。
为了实现紧急转向，船员应快速且准确地操作船舶的舵机，并适时调整油门以保持船舶的稳定性。
4.紧急制动：在必要时，船舶可能需要进行紧急制动以减慢船速或停止前进。
为了实现紧急制动，船员应及时停止发动机，并通过以逆时针方向操纵舵柄来控制船舶方向。
5.紧急避让：在遇到其他船只或障碍物时，船舶应采取紧急避让措施以防止碰撞。
船员应观察周围环境，并通过调整舵柄、油门和其他操纵设备来实现避让。
6.深水操纵：当船舶需要操纵进入或离开深水区域时，船员需要密切关注船的位置和水深，并通过调整舵柄和油门来保持船舶的稳定性和安全。
7.紧急转弯：在一些情况下，船舶可能需要紧急转弯以避免碰撞或航道阻塞。
船员应快速操作舵柄，并与相关部门进行沟通，以确保安全地完成转弯动作。
在紧迫危险环境下，船舶操纵措施需要快速、准确和稳定。
船员需要具备丰富的操纵经验和技能，并且应熟悉船舶的操纵设备和操作规程。
此外，船员应保持冷静，灵活应对各种突发情况，并始终保持与船舶相关部门的沟通和协调。
通过合理和有效地应对紧急情况，船舶和船员的安全将得到保障。
船舶操纵和避碰规则
2.锚抓力与出链长度
根据试验，当底质为泥沙时，锚的抓力于 链长、水深的关系如下表
出链长度/水深 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
抓力/锚在空气中 的重量
0.66
1.01
1.39
1.74
2.09
四、锚与锚泊
单锚泊抓力 单锚泊时的锚抓力可用下式表达： P=Pａ＋Pc＝λwａ＋λwcｌ
锚的种类
霍尔锚 斯贝克锚 波尔锚 AC-14型
四、锚与锚泊
1.锚的用途 锚泊 港内用锚助操 1）．抑制船速 2）．控制船身横向移动 3）．协助调头 4）．稳住船首 应急操纵上的使用 1）．避免碰撞、触礁、上滩 2）．保证狭水道航行安全时使用 3）．海上漂滞使用 4）．系泊时缓和船体受外力的摇动 5）．搁浅后固定船体以及协助脱浅
四、锚与锚泊
3.舵力与转船力矩 （1）舵力及其影响因素
舵的水动力在垂直于舵叶剖面中心线的法向分力称为舵力。 影响舵力的主要因素：舵叶面积、船速和舵角。 舵叶面积、船速和舵角越大，舵力越大，船舶的操纵性越好。 舵力的大小与船速的平方成正比。
（2）转船力矩 舵力对船舶重心G之矩称为转船力矩。
（3）舵角极限 钢质海船机械舵角的极限是35°
船舶能保持或改变航向、航速和位置的性能称为船舶 操纵性。
操纵性包括航向稳定性、回转性、转首性等。 （2）航向稳定性
保持原来航向的能力，称为航向稳定性。 （3）回转性和转首性
回转性是指船舶经操舵后，船舶改变原航向作圆弧 运动的性能。
转首性指船舶回转初期对舵的反应能力。
一、船舶操纵性能
2.冲程
船舶停船或倒车后， 船舶沿原航向惯性前 移的最大距离，称为 冲程。
三、港作拖轮及其运用
3.所需拖轮的总功率和数量
船舶操纵重点
2、描述船舶旋回运动状态的运动要素
1) 漂角(drift angle)
船舶首尾线上某一点 的线速度与船舶首尾面的交 角叫做漂角，如左图所示。 船舶在首尾线上不同点的漂 角是不同的，在船尾处，由 于其横移速度最大，因此漂 角也最大。但通常所说的漂 角是指船舶重心处的线速度 Vt与船舶首尾面的交角，也 就是船首向与重心G点处旋回 圈切线方向的夹角，用B表示 之。一般船舶的漂角大约在 3°～15°之间。
第二节 船舶操纵方程及船舶操纵性指数
一、船舶操纵运动方程
Tŕ+r＝Kδ
式中： K —— 旋回性指数(s-1); T —— 追随性指数(s); r —— 旋回角速度(1/s); ŕ —— 旋回角加速度(1/s2); δ —— 舵角(°)。
该方程最早是由日本学者野本谦作提出的，因此也称为野 本 方 程。 该式 中 ， T 称之 为 船舶 的追 随 性指 数 (turning lag index)，单位为s；K称之为船舶的旋回性指数(turning ability index)。
无因次化后的船舶操纵性指数K’、T’由于已经除去了船 舶尺度与船速的影响，故可直接用来比较不同船舶或同一船舶在 不同条件下的操纵性优劣及其变化趋势；反过来说，当两船的K、 T指数相等时，要使其操纵性能也相同，其船长和船速也应相同。
对于具备一般的操纵性能的船舶在满载状态下的K’、 T’应处于下列数值范围之内：
4) 旋回直径(final diameter) 旋回直径是指船舶作定常旋回时重心轨迹圆的直径， 亦称旋回终径，并以D表示之，它大约为旋回初径的0．9～ 1．2倍。 5) 滞距(reach) 亦称心距。正常旋回时，船舶旋回直径的中心O总较操 舵时船舶重心位置更偏于前方。滞距是该中心O的纵距，并 以Re代表之，大约为1～2倍船长，它表示操舵后到船舶进入 旋回的“滞后距离”，也是衡量船舶舵效的标准之一。
船舶操纵
4.4 船舶操纵控制船舶操纵是指船舶驾驶员根据船舶操纵性能和风、浪、流等客观条件，按照有关法规要求，正确运用操纵设备，使船舶按照驾驶员的意图保持或改变船舶水平运动状态的操作。
下面介绍现代船舶航向控制和船舶主机遥控操纵。
4.4.1 船舶操纵基本原理船舶操纵是一个大系统，由人、船舶和操船环境三个小系统构成，如图4–24所示。
该系统中，船舶驾引人员是主要组成部分，他们通过掌握和处理大量信息，将操船指令输人船舶，使船舶保持或改变运动状态而达到预期的目的。
图4–25为船舶驾引人员操纵船舶流程。
图中信息A 为本船运动状态，信息B为自然环境，信息C 为航行环境，信息D 为操船手册。
操纵船舶运动的机构，主要有舵和推进动力装置。
舵是船舶操纵的重要设备，操舵者通过操舵可以使船舶保持或改变其航向，达到控制船舶方向的目的。
推进器是指把主机发出的功率转换为推船运动的专用装置或系统，目前应用最广泛的推进器是螺旋桨。
螺旋桨分为等螺距螺旋桨、变螺距螺旋桨、固定螺距螺旋桨（FPP ）和可调螺距螺旋桨（CPP ）等不同类型。
20世纪50年代以来，船舶自动化经历了单元自动化、机舱集中监测与控制以及主机驾驶室遥控等几个阶段。
随后，由于计算机技术和自动化技术在实船上的应用，以及空间技术和通信技术的发展，使得船舶自动化由机舱自动化朝综合自动化和智能化方向发展。
螺旋桨转速舵 角锚的使用缆的使用拖船的使用图4–25 船舶操纵流程图4.4.2 船舶航向控制船舶航向控制的主要任务有二：一是保持航向；二是航向跟踪。
航向操纵部分——自动操舵系统自1922年自动操舵仪（也称自动舵）问世到今天，已经历了机械式自动舵、PID 自动舵和自适应自动舵三个发展阶段，目前正处于第四个研究发展阶段——智能自动舵。
1. 自动操舵系统1) 常规PID 自动舵在航海自动化系统中，船舶是系统的调节对象，若略去动力装置的影响，船舶运动状态的调节，将由舵来实现，并从船首方向表现出来。
船舶操纵与避碰 课件
~~离码头(准备工作,操纵要领)
确定离泊方法:顶流较缓，有吹开风，泊位 前方较清爽，船首开出15°左右船尾的车 舵与码头无碍时，均可采用首离法。自力或 使用拖船尾离时，车舵已与码头无碍，因而 可以自由机动。尾离是更为普遍的离码头方 法，静水港内更是如此。
b. 掌握摆出角度
控制前冲后缩
~~系离浮筒(准备工作,操纵要领) 系浮缆的准备 系浮锚链的准备 系单浮的操纵方法 离单浮筒 系浮时的带缆操作 系双浮筒
直航船行动:应保持航向和航速。然而，当保持航向 和航速的船一经发觉规定的让路船显然没有遵守本 规则各款采取适当行动时，该船即可独自采取操纵 行动，以避免碰撞。
当规定保持航向和航速的船，发觉本船不论由于何 种原因，逼近到单凭让路船的行动不能避免碰撞时， 也应采取最有助于避碰的行动。
~~能见度不良下的行动规则:本条适用于在能见
控制抵泊余速:船首抵泊位中点(N旗)的余速， 以不足2kn为宜
合理选择横距:一般初始横距应大于3倍船宽
调整好靠拢角度:一般重载船顶流较强靠泊时， 靠拢角宜小，以降低入泊速度并减轻拢岸力； 空船、流缓吹开风时，靠拢角宜大，以减低 风致漂移，并保证有足够的入泊速度;吹开风 靠拢角调小,吹拢风时靠拢角调大些.
交叉相遇可分:“小角度交叉”、“大角度交叉”、 “垂直交叉”.
交叉相遇两船的责任:有他船位于本船右舷的船舶， 即为让路船；反之，有他船位于本船左舷的船舶， 即为直航船。
~~让路船和直航船的行动
让路船行动(规则中船舶之间的互见中的责任的让路 船):须给他船让路的船舶，应尽可能及早采取大幅 度的行动，宽裕地让清他船。
~~对遇局面:
当两艘机动船在相反的或接近相反的航向上相遇致 有构成碰撞危险时，各应向右转向，从而各从他船 的左舷驶过。
《船舶操纵》课件
2.船舶推力
船舶推力是指转动的螺旋桨 推水向后，水对螺旋桨的反作 用力在船首方向的分量。倒车 时，则产生指向船尾的拉力。 流向螺旋桨盘面的流称为吸入 流，离开螺旋桨盘面的流称为排出流。吸入流的特点 是流速较慢、范围较大，流线几乎相互平行；排出流 的特点是流速较快，范围较小。水流旋转激烈。 对于给定的螺旋桨，它所产生推力T和转矩M Q 的大 小与其转速n、船速Vs，以及螺旋桨轴在水下的沉深 有关。船速Vs一定时，推力T与转速n2成正比，转矩MQ 也与n 2 成正比；当转速n一定时，则相应方向的船速 Vs越低，螺旋桨推力T越大，转矩MQ也越大。
2.功率种类和效率
1)功率种类
(1)指示功率(IHP) 指示功率是指在主机的气缸内产生的功率，主要用于 蒸汽机。 (2)制动功率(BHP） 制动功率是指输出于主机之外可实际加以利用的功率， 主要用于柴油机。 (3)轴功率(SHP) 轴功率是指传递到与螺旋桨尾轴相接的中间轴上的功 率，主要用于汽轮机。 (4)收到功率(DHP) 收到功率是指通过船尾轴管后向螺旋桨提供的功率。
上述输出功率的相互比例，将因主机的种类和 新旧程度不同而不同，一般情况下如下表所示。
种 类 最大持续输出功率 常用(海上)输出功率 过载(应急)输出功率 输出功率比 100％ 80％～90％ 105％～110％
倒车输出功率 40％～60％ 进港航行或雾航时往往需要备车，此时的 输出功率也称备车输出功率，通常约为最大持 续输出功率的50％～60％。
据统计，船速Vs和船舶长度均较接近的船舶，其航 向稳定性指数T与该船的方形系数Cb和长宽比有密切 关系。方形系数Cb较低、长宽比较高的船，一般说来， 具有较高的航向稳定性
4.舵效
1)舵效的含义 舵效是指运动中的船舶，操一定舵角后，使船在 较短时间内，较小的水域上得到的转头角，即改向 角的大小。 若转头角大，则认为舵效好，否则，舵效就差。 2)影响舵效的主要因素以及提高舵效的措施 (1)舵角： 因为舵角的大小直接影响转船力矩和转头角的大 小，所以加大舵角是提高舵效的有效措施。 (2)舵速： 舵速是由船速、伴流和螺旋桨排出流流速三部分 组成。船舶在低速航行中，当需要大角度转向时， 则可加大螺旋桨转速，提高滑失比，增大排出流流 速以提高舵效。
第二章 船舶操纵基本知识
第二章船舶操作基本知识船舶操纵是指船舶驾驶人员根据船舶操纵性能和客观环境因素，正确地控制船舶以保持或改变船舶的运动状态，以达到船舶运行安全的目的。
船舶操纵是通过车、舵并借助锚、缆和拖船来实现的。
要完成操纵任务，除保证所有操纵设备处于正常良好的技术状态外，操纵人员必须掌握船舶操纵性能(惯性和旋回性等)及对客观环境（风、流、水域的范围等）的正确估计。
第一节车的作用推动船舶向前运动的工具叫船舶推进器，推进器的种类很多，目前常见的有明轮、喷水器推进器螺旋桨、平旋推进器、侧推器等。
因为螺旋桨结构简单、性能可靠且推进效率高，所以被广泛应用于海上运输船舶。
一、螺旋桨的构造1、螺旋桨的材料和组成螺旋桨常用铸锰黄铜、青铜和不锈钢制作。
现在也有采用玻璃制作的。
螺旋桨有桨叶和浆毂两部分组成，连接尾轴上。
（1）桨叶，一般为三片和四片，个别也有五片甚至六片的，低速船采用宽叶，高速船采用窄叶。
（2）桨毂，多数浆毂与桨叶铸成一体。
浆毂中心又圆锥形空，用以套在尾轴后部。
（3）整流帽（4）尾轴2、螺旋桨的配置一般海船都采用单螺旋桨，叫单车船。
也有部分船舶（客船和军舰）采用双螺旋桨，叫双车船。
单桨船的螺旋桨通常是右旋转式的。
右旋是指船舶在前进时，从船尾向船首看，螺旋桨在顺车时沿顺时针方向转动的称为右旋，沿逆时针方向转动的称为左旋。
目前，大多数商船均采用右旋式。
双桨船的螺旋桨按其旋转方向可分为外旋式和内旋式两，对于双桨船，往舷外方向转动的称为外旋，反之称内旋。
通常采用外旋，以防止水上浮物卷入而卡住桨叶。
进车时，左舷螺旋桨左转，右舷螺旋桨右转，则称为外旋式；反之，称为内旋式。
二、推力、阻力和功率1、船舶推力在主机驱动下，螺旋桨正车旋转时推水向后运动，水对螺旋桨的反作用力在船首方向的分量就是推船前进的推力，倒车时则产生指向船尾的拉力。
流向螺旋桨盘面的水流称为吸入流（suction current）；离开螺旋桨盘面的水流称为排出流（discharge current）。
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2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
船舶静水中运动时的受力，采用三阶泰勒展开 水动力导数超过50个，可以参见 Fossen T. I. Guidance and Control of Ocean Vehicles, John Wiley & Sons, New York, USA, 1994
阿勃柯维奇
野本兼作（1957）
1.1 船舶操纵性总论
船舶操纵性研究的发展过程
迪德
提出了用于评价航向稳定性的螺旋试验方法 6自由度运动方程，及泰勒基数展开，为非线性研究 提供了数学工具 整个系统看作一个动态系统，研究了船舶对操舵的 频域响应（舵做输入，船运动作输出）
阿勃柯维奇
野本兼作（1957）
1.1 船舶操纵性总论
船舶操纵性研究的发展过程
独木舟时期：刳木为舟，剡木为楫，具有推进 和操纵功能； 随船舶容积的增加：一排长桨---〉短而宽的船 尾桨； 摇橹和舵是中国在操船技术上的重大发明，具 有重要意义； 19世纪后，风帆被蒸汽机和柴油机动力所代替， 但是舵却一直沿用至今。 经历了从简单到复杂，试验到理论的过程
水动力导数的物理意义
水动力和力矩的角加速度导数
正的回转角加速度在船首产横负的 在船尾产生正的 和负的 因此， 较小，取决于船型； 是一个很大的负值
和
和负的；
相当于船舶的附加惯性力 矩系数。
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数的物理意义
舵导数（控制导数）
右舵角为正，正的舵角产生负的舵力， 舵力矩使船向右转，是正的，故
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
船舶静水中运动时受力，线性化和化简 决定了一种状态， 称为初始状态。 最简单最基本的初始状态是：舵位于中间位置， 船舶沿其舯纵剖面方向直线定常运动状态
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型化简(得益于船舶对称性)
沿舯纵剖面线 方向的定常运动不会产生侧 向力和偏航力矩。 沿 轴的速度变化不会引起横向力和偏航力矩 的变化。 由 正方向和负方向变化引起的 的变化是对称的，因此一阶导数为0。
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数
对线速度分量u的导数，线性速度导数 对横向速度分量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 对舵角的导数，控制导数
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数的物理意义
水动力和力矩的位置导数
和
船体匀速直线前进时，受到测向的扰动速度v作用， 破坏了流体的对称性，产生升力 可以把船体看作一个特殊的机翼， 船长---弦长 船宽--翼厚 展长2倍吃水
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
船舶静水中运动时的受力
船舶与水之间的相对运动引起的水动力和力矩；
– 该时刻船舶运动状态决定的水动力 – 该时刻以前的运动历史决定的水动力
其他原因引起的外力，如托缆力和风压力等；
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
船舶静水中运动时的受力，采用一阶泰勒展开
小舵角的航向保持性 中舵角的航向机动性 大舵角的紧急规避性
1.1 操纵性总论
操纵船舶的控制回路
本课程研究的是“开环”操纵性， “开环”操 纵性是闭环操纵性的基础。 “开环”操纵性好 的船舶其闭环操纵性也容易满足要求。
1.1 操纵性总论
操纵性的重要意义（安全性要求）
海损事故的发生，给船舶造运输成重大的损失， 同时给海洋环境造成巨大的影响，有接近一半 与操纵性有关；
纵摇/ pitching
垂荡/ heaving
首摇/ yawing
1.2 船舶操纵性的基础知识
舵角
固定坐标系 首向角 右手笛卡尔坐标系 为静水面 漂角 轴竖直向下
随船坐标系 船舶重心位置 向首 向右 向下
1.2 船舶操纵性的基础知识
V船舶重心G的瞬时速
水动力导数的无因次化
其中
2.2 船舶操纵运动方程
操纵操纵运动方程
忽略二阶以上的小量，其中
因此可以得到水动力模型
2.2 船舶操纵运动方程
操纵操纵运动方程
改变形式为
引入 无量纲化
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数
船舶在等速直线纵向运动中，保持其他一切运 动参数不变，只改变某一运动参数一个单位值 时所引起的作用于船舶的水动力（或力矩）的 变化值。
船舶的运动方程
牛顿第一定律，力是改变物体运动状态的原因 由牛顿第二定律得到
确定船舶运动状态的最重要因素是确定船舶所 受到的外力合力；
理论计算的方法 物理试验的方法（实船、模型）
1.2 船舶操纵性的基础知识
流体粘性
附加质量
D' Alembert's
paradox
理想不可压缩流体绕任意剖 面的不脱体绕流问题中物体 不遭受任何阻力，这与实际 是不符合的，产生佯谬的根 本原因是没有考虑粘性的作 用。
1.1 船舶操纵性总论
船舶操纵性研究的发展过程
1912，霍夫加特（W. Hovgaard）
建立了船舶稳定回转直径的实用方法和图谱 把船舶当作机翼处理，《关于船舶的操纵性》 建立了有效的数学研究方法，借鉴飞艇操纵理论
1932，库查尔斯基（W. Kucharski）
1938，温布伦（G. Weinblum）
匀速直线运动时
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
水动力模型的化简
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
水面船舶在水平面内运动时受到的力和矩的线 性化表达式
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数的无因次化
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数的无因次化
其中
2.2 船舶操纵运动方程
在论文《回转和航向保持性》中提出了船舶操纵运 动方程的正确形式，表征船舶回转性和航向稳定性 的指数，建立了船舶操纵性的线性理论。 作为现代船舶操纵性理论研究的开端
1949，巴辛
《船舶航向稳定性和回转理论》进一步发展
1.1 船舶操纵性总论
船舶操纵性研究的发展过程
迪德
提出了用于评价航向稳定性的螺旋试验方法 6自由度运动方程，及泰勒基数展开，为非线性研究 提供了数学工具 整个系统看作一个动态系统，研究了船舶对操舵的 频域响应，
1.1 操纵性总论
影响操纵性的因素
船体的外形； 操纵装置：
舵 可转导管 平旋推进器 主动转向装置等
1.1 操纵性总论
船舶操纵的内容： 靠离码头； 系带浮筒； 狭窄航道内航行； 风浪中操纵； 紧急避碰； 海上救助等
研究对象 水面舰船
操纵六要素： 舵、车、锚、缆、风和流
运动坐标系中的方程
分析船舶运动时，采用动坐标系中的方程 讨论船舶空间轨迹，用固定坐标系中的方
程
水动力的一般表达式
影响水动力的因素
船舶的物理性质(质量、转动惯量) 船舶的几何特征(几何形状和几何尺度) 船舶的运动特征(角速度、加速度、舵角、转速) 流体的物理性质(密度、粘性) 流场的几何特征(无限域、限制航道) 流场的运动特征
1.1 操纵性总论
操纵性的重要意义（经济性要求）
在海上的直航运动，
航向稳定性好 不用经常地去操舵，航迹接近直线 不好的船 频繁操舵纠正航向，经历曲折的航线，增加了实际 的航行距离，同时增加了操纵装置和推进装置的功 率消耗 由于操舵增加的功率消耗占主机功率的2%-3%，航 向稳定性不好的船，可以高达20%。
每年海上失事的船舶200艘，120万吨 1984年的ITTC引用美国海岸警卫队的报告35%是由 于操纵性引起的
1.1 操纵性总论
操纵性的重要意义（安全性要求）
船舶向着大型化、专业化和高速化的方向发展， 船舶数量急剧增加，使得大型船舶航行的航道 显得越来越窄和越来越浅，事故的后果更加严 重；
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数的物理意义
水动力和力矩的位置导数
和
船舶有横漂速度 时横向力的导数。该力很大， 方向与 相反； 船舶有横漂速度 时横向力对重心力矩的导数。 该力矩不太大，为负值，方向有使漂角增大的趋势； 船舶有前进速度 时纵向力的导数。该力较小， 方向与 相反。
2.2 船舶操纵运动方程
度，沿重心轨迹的切 线方向 航速角：x0转到速度 矢量方向顺时针为正 首向角：由x0到x轴的 顺时针方向为正 漂角：由瞬时速度方 向到x轴顺时针为正 舵角：舵面偏向右舷 为正
1.2 船舶操纵性的基础知识
坐标系之间的转换关系
外力在
加速度分量
1.2 船舶操纵性的基础知识
水动力导数取决于船型，对于特定船型是常数
采用理论计算方法，困难 采用模型试验的方法：
– 位置导数：风洞或水池直线拖曳； 不能测定加速度导数 – 旋转导数：旋臂试验； – 拖车上的平面运动机构，可同时测定速度导数和加速度导 数
研究具有变速运动的船舶性能
水上操纵录像
水下操纵录像
第一章 操纵性概论
1.1 操纵性总论