船舶操纵与耐波性试卷答案

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二、舵的分类如何 舵可分为普通舵和特种舵，普通舵都是被动舵。普通舵是指在有来流速度作用下才
产生舵力和转船力矩，没有来流速度就没有舵效。 根据舵的支承情况，可分为：多支承舵、双支承舵、半悬挂舵和悬挂舵四种。 根据舵的剖面形状，可分为：平板舵和流线型舵。 根据舵杆在舵宽度上的位置，可分为：不平衡舵、平衡舵和半平衡舵。
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舵的水动力系数表示式如下：
合力系数 升力系数 阻力系数
C
=
P
1 2
ρ
A v2
Cy =
Py
1 2
ρ
A v2
Cx =Leabharlann Px1 2ρA
v2
法向力系数 切向力系数 水动力矩系数
CN=
1 2
P ρ
N
A
v2
CT =
PT
1 2
ρ
A v2
CM=
PM
1 2
ρ
A v2
七、写出将船舶复杂运动简化为六个单一方向的运动微分方程
4 ) 、 回 转 初 径 D t：自 原 航 向 至 船 重 心 改 变 为 1 8 0 ° 时 重 心 的 横 移 距 离 。 5)、 定 常 回 转 直 径 D： 船 舶 稳 定 圆 航 时 重 心 轨 迹 的 直 径。 5、 回 转 能 力 回 转 能 力 由 实 验 确 定， 船 舶 以 满 舵 （ 左 右 舷 35° ） 回 转 时 ， 回 转 圈 的 纵 距 应 不 超 过 4.5L（ L为 船 长 ） ， 战 术 直 径 应 不 超 过 5.0船 长。 6、 舵 面 积 舵面积是指未转动的舵叶轮廓在中纵剖面上的投影面积。 7、舵 高 舵高为沿舵杆轴线方向，舵叶上缘至下缘的垂直距离。 8、舵 宽 舵宽为舵叶前、后缘之间的水平距离。对于矩形舵，舵宽为各剖面弦长，对于非 矩形舵为平均舵宽。 9、 展 弦 比 对于矩形舵，展宽比为舵高与舵宽之比。 10、 淌 水舵 淌水舵是指没有与船体和浆配合时的单独舵叫淌水舵。
2)、 横 距 lt： 自 原 航 向 的 延 长 线 至 航 向 改 变 90° 时 重 心 横 移 的 距 离 。
3 ) 、 偏 距 l k ：自 原 航 向 的 延 伸 线 至 重 心 沿 转 舵 反 向 横 移 的 最 大 距 离 。 对 于 避 碰 情 况 ， 应 自 原 航 向延 伸 至 尾 梢 点 沿 转 舵 反 和 横 移 的 最 大 距 离 k。
船舶操纵与耐波性复习范围
一、名词解释： 1、直 线 稳 定 性 船舶受瞬时干扰后，最终能恢复直线航行的能力，但航向可能会发生变化。
2、方 向 稳 定 性 船舶受扰后，能保持原方向的能力，但新航线可能不再是原航线，而是与原航线 平行。 3、位 置 稳 定 性 船舶受扰后，最终能按原航线航行的能力。
4、 回 转 圈 的 几 何 要 素 1） 、 进 距 la ： 自 开 始 转 舵 起 至 航 向 改 变 90° 时 重 心 前 进 的 距 离 。
坐标系选择如下：
以重心G为原点，GX轴指向船首为正 GY轴指向右舷为正
G
θx
φβ
yz
GZ轴指向下为正，如右上图。
船舶六个方向上的单一运动的微分方程如下：
纵荡（纵移）运动 横荡（横移）运动 垂荡（沉浮）运动 横摇（横倾）运动 纵摇（纵倾）运动 首摇（回转）运动
对应的微分方程
FX= mX ax Fy= mY aY FZ= mZ aZ
三、对照图示说明单独舵的水动力特性各个量的意义
Pn P Py
0
α
a
v
xp
Px Pt
b
1、 攻 角 α 水流方向与舵剖面弦方向的夹角，对称剖面的攻角也就是舵角δ。 2、压 力 中 心 XP
即合动力作用点离前缘的距离，压力中心系数为：
CP =
XP b
3、 作 用与 舵 上 的 水 动 力 合 力 P， 可 分 解 为 ： 升 力 PY： 水 动 力 垂 直 于 来 流 方 向 的 分 量 。 阻 力 PX： 水 动 力 平 行 于 来 流 方 向 的 分 量 。 合 动 力 P还 可 分 解 为： 法 向 力 PN： 垂 直 于 剖 面 弦 长 方 向 的 水 动 力 分 量 。 切 向 力 Pt： 平 行 于 剖 面 弦 长方 向 的 水 动 力 分 量 。 水动力合力与各个分力的关系为：
MX= JXθ′′ MY= JYφ′′ MZ= JZβ′′
上式中前三项为船舶的平移运动，后三项为船舶的转动运动。其中：
FX、 FY、 FZ分 别 是 船 所 受 的 各 个 力 在 X、 Y、 Z方 向 上 的 分 力 的 合 力 ； mX、 my、 mz分 别 是 船 舶 及 其 沿 X、 Y、 Z方 向 附 连 水 的 质 量 ； ax、 a y、 a z分 别 是 船 舶 沿 X、 Y、 Z方 向 平 动 时 的 加 速 度 ； MX、 MY、 MZ分 别 是 作 用 于 船 舶 的 各 个 力 对 X、 Y、 Z轴 的 合 力 矩 ； JX、JY、Jz 分别是船舶及其附连水对X、Y、Z轴的质量惯性矩（转动惯量）； θ′′、φ′′、β′′ 分别是船舶对X、Y、Z轴转动的角加速度。
P = √ Px2+PY2 = √ PN2+PT2
4、 舵 的 水 动 力 矩 ： 水 动 力 合 力 P对 于 舵 剖 面 前 缘 的 力 矩 为 舵 的 水 动力 矩 。 即 ：
M = PNXP
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五、分析船舶主尺度和形状对操纵性的影响 1、船的水线长LWL 船越长，定常回转直么越大，可能给船舶操纵带来困难。 2、 主 尺 度 比 随 着 L/B增 加 ， 船 的 直 线 稳 定 性 有 所 提 高 ， 因 为 定 常 直 线 增 大 而 回 转 性 变 差 。 随 着 B/d增 加 ， 船 舶 变 得 扁 而 宽 ， 回 转 性 能 有 所 提 高 。 但 因 船 的 横 向 阻 力 、 回 转阻尼减小，使船在风浪中不易操纵。同时，又因吃水过小，使船的展弦比过小， 而舵效较低。 3、方形系数CB 随着方形系数增大，船的修长度增大，使船的直线稳定性变差而回转性有所提 高。 4、中纵剖面面积 增加中给剖面的尾部面积，使回转阻力矩增加，位置阻尼力矩减小，两者都有 利于船的直线稳定性的提高。而增加首部面积则不明显。 5、 尾 部 形 状 船尾形状对快速性和操纵性影响都很大，如果中纵剖面面积不变，后体丰满度 增加，可使船的阻尼力矩变小，从而提高船的回转性。 6、 首 部 形 状 船的首部装有球首，相当于增大了中纵剖面的首部面积，使船的直线稳定性普 差而回转性提高了。