船舶操纵性总结汇总
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。
船舶操纵丙类大副知识点总结
第一章船舶操纵性能第一节船舶变速运动性能旋回圈要素在实际操船中的运用1.船舶航行中，突然发现有人落水，为了防止船舶和螺旋桨对落水者造成伤害，应立即向落水者一舷操满舵，并停车；船舶航行中，突然在船首右前方近距离发现障碍物，应立即操左满舵，待船首避离后，再操右满舵，使船尾避离；2.下列情况应防止或利用反移量的作用：①航行中有人落水，为援救落水者而操舵时；②航行中突然在船前方的极近距离上发现障碍物而急需施舵时；③并靠停泊或锚泊中的船舶时（注适时操舵保持平行贴靠）；3.船在狭窄航道前转向前，如果不在本船的新航向前转舵，就无法顺利进入新航向；4.进距小的船舶应舵较快，惯性小，航向稳定性好；旋回初径可用来估算掉头水域；横距一般用来估算操舵转向后，船舶于岸壁或他船是否有足够的间距；已知船舶的旋回初径的大小，就可知道船舶在狭窄水域只用满舵使船作180°转向需横向范围的大小；5.船舶旋回中出现外倾角较大而危及船舶安全时，应逐步降速，逐步减小所有舵角；6.两船在海上对遇采取转向避让，转舵时机最迟应在相距两船进距之和以外；7.当制动纵距小于旋回纵距时，用全速倒车让；当制动纵距大于旋回纵距时，用满舵让；第五节船舶操纵性试验冲程试验的目的、测定条件、测定方法1.停船性能通过倒车试验判断；测定船舶的冲程；2.船舶的冲程数据应实际测定，应选择无风流影响的水域；水深足够，不存在浅水的影响；船舶须以稳定的航向、转速作直线运动，当驾驶台下令停车（或倒车）时，开始测定；3.测定船舶冲程时，试验水域的水深H与船宽B和吃水d之间的关系为:H≥3√Bd4.为了使实船试验结果具有普遍意义，根据IMO的要求，船舶试验条件应满足：满载（达到夏季吃水）；平吃水；确保螺旋桨足够的沉深；深水、宽度不受限制；遮蔽条件较好；环境条件应满足：风力不超过浦氏5级，即风速不超过19kn；海浪不超过4级，即有义波高不超过1.9m、最大波周期不超过8.8s；流场比较均匀；试验中最小船速应达到船舶海上速度的90%；主机功率应达到最大输出功率的85%；5.船舶在使用投木块法测定冲程时，其冲程大小表示船对水移动的距离；测定的位航迹进距；6.停船试验过程中，当船舶对水速度为0时，可结束一次试验；旋回试验的目的、测定条件、测定方法7.求取船舶旋回圈的试验方法为：旋回试验；船舶旋回试验的目的在于评价船舶旋回迅速程度和所需水域的大小；8.旋回试验时指在试验船速直航条件下，操左右35°/35°舵角或设计最大舵角并保持之，使船舶进行左、右旋回运动试验；9.旋回试验在无风流影响条件下测定旋回圈要求船首变化幅度为360°；在有风流影响条件下测定旋回圈要求船首变化幅度为540°；10.旋回试验过程中，开始记录初始航速、初始航向角及推进器转速；初始旋回角速度数据的时机为在旋回之前一个船长；旋回试验过程中记录的船舶运动状态数据包括：船速；航向角；推进器转速；横倾角；Z形试验的目的和试验方法11.常用的操纵性试验包括：旋回试验；回舵试验；制动试验（停车试验、倒车试验）；Z形试验（标准操纵性试验）；螺旋试验和逆螺旋试验；倒车试验；12.Z型试验的目的在于：判定船舶旋回性，追随性与航向稳定性的优劣；可判断船舶的操纵性能；能求取船舶操纵性指数K、T值；试验结果中衡量惯性的参数为航向超越角；13.常见的Z形操纵试验中的舵角和反向操舵时的航向角分别为5°/5°；10°/10°；20°/20°；14.10°/10°Z形操纵试验中的10°/10°分别表示分子表示舵角；分母表示进行反向操舵时的航向角；15.进行Z形操纵试验时，应准确记录：所操舵角的大小；各舵角到位时的时间；惯性超越角的大小；个特征转头角的时间；16.Z形操纵试验中记录的初始船舶运动状态的数据包括：初始船速；初始航向角；初始推进器转速；Z形操纵试验中记录的船舶运动状态的数据包括：船速；航向角；航向超越角；航向超越时间；第六节IMO船舶操纵性衡准的基本内容IMO船舶操纵性衡准适用的船舶包括：舵桨推进方式、长度≥100m的船舶；化学品船、油船及液化气船不限长度；单锚泊用锚的抓力的组成、单锚泊用锚的抓力系数：1、锚的抓力大小与：锚型、锚重、出链长、底质、海底地形、水深、抛锚方法（锚干的仰角）、有关；2、单锚泊时锚的总抓力是：锚重x锚的抓力系数；单位长度的链重x卧底链长x链的抓力系数；3、锚抓底后，锚环处锚链与锚干之间的夹角θ为零时，锚的抓力系数最大；4、霍尔锚的的抓力系数和链的抓力系数一般分别取为：3～5，0.75～1.5；5、均匀底质中锚抓底后，若出链长度足够，则抓力随拖动距离将发生变化：一般拖动约2～3倍锚长距离时，抓力达最大值；6、由于两猫爪所受阻力不等，锚的姿态发生倾斜或翻转，形成走锚滑行，抓力剧减至正常抓力的2/3；7、抛出一定链长的单锚泊船，外力增大时，拥有的锚泊力将减小；8、锚泊中的船舶在风流相反时，其锚链的方向取决于风力、流速（取两者作用力较大者），船体吃水以及水线以上受风面积；9、风流对船舶在抛锚式的影响不一致时，应结合本船的载况，考虑影响较大的一方；10、河口或江河急流地区长期锚泊，每一二日重抛原因：流沙现象严重，易于走锚；锚泊用锚的出链长度的组成及安全锚泊出链长度的计算：11、单锚泊时，安全出链长度应：大于或等于悬链长度与卧底链长之和；12、单锚泊时，悬链长度：与锚重无关，与船舶受到的外力有关；与锚链单位长度重量有关；13、单锚泊时，卧底长度：与锚重有关，与船舶受到的外力有关；与锚链单位长度重量有关；14、单锚泊时，系留力：卧底链长越长，锚链越重，链的抓力越大；15、根据经验：船舶在20米水深左右的急流水域中单锚泊时，出链长度应比缓流水域多1节；16、当风速为20m/s时：根据经验，单锚泊出链长度约为：3h+90m；当风速为30m/s时：根据经验，单锚泊出链长度约为：4h+145m；第三节：锚设备及其运用锚链的种类、组成、标记锚链的作用是：连接锚和船体；传递锚的抓力；卧底链长可以增加抓力；1、锚链按制造方法分有：铸钢锚链：优点：①强度较高，刚性好；②撑档不会松动，使用年限长；缺点：①制造工艺较复杂；②成本较高；③耐冲击负荷差电焊锚链、优点：①工艺先进简单；②成本低；③质量超过其它种锚链；锚链按其结构分为有档和无档锚链；锚链按其公称抗拉强度可分为：AM1/AM2/AM3;其中AM3强度最高；2、一根完整的锚链由______组成。
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。
船舶操纵性总结
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。
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。
5800TEU集装箱船舶的操纵性及操纵注意事项
5800TEU集装箱船舶的操纵性及操纵注意事项2010年8月4日随着集装箱船舶的大型化，对5800TEU及以上的大型集装箱船舶的操纵已作为一个新的课题摆在我们的面前，需要我们不断地去学习、探索和总结。
以前已有不少同行发表过这方面的文章，近日本人有幸跟随“中远天津”轮熟悉船舶操纵，现对该型船舶的操纵性能及操纵注意事项提一些粗略看法，供同行们探讨。
1 5800TEU集装箱船的操纵特性(1)船型体积大，受风面积大。
5800型集装箱船的船长279m，宽40m满载水上高度46m。
大风浪航行、锚泊及靠离泊操纵都较困难。
(2)吃水深，受流影响大。
5800型集装箱船夏季满载吃水为14m，强流低速时操纵困难；沿海和狭水道航行以及泊位水深受限随潮汐变化的港口，操纵时需十分小心。
(3)航向稳定性差，保向困难，有风流时偏航更加明显。
(4)船速快，浅水效应明显。
狭水道或浅水航行时尾部两侧兴波强，易造成浪损，进出港、狭水道航行不宜高速行驶。
(5)改向惯性大，追随性差，转向时宜早用舵、早回舵，大舵角压反舵。
(6)低速时舵效差，反应迟缓。
理论上维持航向的最小速度为2.9kn，但实际在4kn以下基本无舵效。
上引船员和靠泊前减速时要注意。
(7)停车惯性大，变速操纵缓慢。
海速航行时停车冲程达2.5 n mile，满载状态从海速到港速需约13 min。
而从RPM50加到海速RPM89需38 min。
停车与倒车惯性见表1、表2、表3。
(8)盲区大，船首尾方向瞭望困难。
5800型集装箱船满载时船首盲区近500m，船尾盲区达780 m。
(9)旋回性能好，旋回圈大，旋回中速度下降明显。
满载24.8 kn速度旋回直径在9.3 cab，旋回一周速度下降至14.1 kn，旋回时间10 min18 s。
由此可见：超大型船舶因其质量大，惯性也大，冲程、冲时均长。
满载时由船速26kn到余速5kn时的冲程约在14L以上。
起始时由于水阻力的因素速度下降明显，其后期因阻力的减弱，对质量巨大的船舶影响也相应减弱，从而使船舶很难完全停住。
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。
船舶操纵性能
第一章船舶操纵性能第一节船舶变速运动性能船舶出于避碰、狭水道及港内航行或驶往泊地的需要而改变螺旋桨的转速和方向，进行启动、变速、停车、倒车操纵。
转速和方向改变后直至达到新的定常运动状态之前，存在着一段加速或减速运动的过程，该段过程称为变速运动过程，也称船舶惯性。
衡量船舶变速运动特性有两个重要指标，一是船舶完成变速运动所航进的路程，称为冲程；另一是完成变速运动所需的时间，称为冲时。
一、船舶启动性能船舶在静止状态中开进车，直至达到与主机输出功率相应的稳定船速前的变速运动，称为船舶起动变速运动。
在起动变速过程中，螺旋桨推力T与船舶阻力R之差，是船舶产生加速运动的动因。
由于启动后推力增加较快，而船速增加则较为缓慢，因此要注意合理用车。
即分段逐级加车，待达到相应转速的船速时，再提高用车的级别，以免主机超负荷工作。
完成启动变速运动所需的时间t和航进的路径s可用下列关系式估算。
W·V0t ≈0.004 ————R0W·V02s ≈0.101 ————R0式中，V0为最终定常速度，单位为kn；W为船舶实际排水量，单位为t；R0为达到最终定常速度V0时的船舶阻力；计算出的t单位为min；计算出的S单位为m。
根据经验，从静止状态逐级动车，直至达到海上速度，满载船舶约需航进20L左右的距离，轻载时约为满载的1/2~2/3。
二、船舶减速性能船舶以一定常速度（全速或半速）行驶中采取停车措施后，直至降到某一余速（2kn~4kn）前的变速运动称为船舶停车变速运动。
主机停车后，推力急剧下降到零。
开始时，船速较高，阻力也大，速降很快；但当速度减小后，阻力也随之减小，速降越来越慢，船很难完全停止下来，且在水中亦很难判断。
所以，通常以船速降至维持舵效的最小速度作为计算所需时间和船舶航进路程的标准。
主机停车后的时间、速度及航进路程存在如下关系。
达到速度V时所需的时间：W·V02 1 1t = 0.00105 —————（——-——）R0V V0达到速度V时所航进的路程：W·V02V0s = 0.075 —————ℓn （——）R0V式中：R0为速度V0时船舶所受阻力，单位为t；W为船舶实际排水量，单位为t；t 的单位为min；S为m；速度单位为kn。
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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。
二、表示方式：三、水动力导数分析：1. 位置导数 Y v ,N v ：Y v 是一个较大的负值；N v 是一个不很大的负值。
2. 加速度导数v Y ，v N ：v Y 代表惯性力，是一个大负值；v N 代表惯性力矩，由于首尾抵消，是一不大的数值。
3. 旋转导数Y r ,N r ：r Y r 由r 引起的阻尼力,首尾方向相反，Y r 为一小值；r N r 是由r 引起的阻尼力矩，N r 为一个很大的负值。
4. 旋转加速度导数r Y ，r N ：r Y r 由r 引起的惯性横向力，由于首尾抵消0r Y ≈；r N r 是r 引起的惯性力矩，与r 的方向相反，是一个大负值。
5. 舵角的控制导数Y δ，N δ：舵以右舵角为正，正的舵角产生负的舵力，则 大于0Y δ；而舵力矩使船向右转，是正的，故 N δ> 0。
二、航向稳定性2.1基本概念,,,,,,r v r v r v r Y Y Y Y Yv Y Y Y v r v r N N N N N N N N v r v r∂∂∂∂====∂∂∂∂∂∂∂∂====∂∂∂∂一、稳定性概念: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,当干扰去除之后,经过一定的过渡,若物体(或系统)能回复到原定常运动状态,则称原运动状态是稳定的。
物体的运动状态是否稳定既取决于物体本身的性质,而且也取决于所考察的运动状态和运动参数。
二、水面船舶的运动稳定性:（1）直线运动稳定性：船舶受瞬时扰动后，其重心轨迹终将恢复为一直线，但航向发生了变化。
（2）方向稳定性：船舶受扰并在扰动消除后，其重心轨迹最终将恢复为与原来航线相平行的另一直线。
（3）位置稳定性：船舶受扰后，其重心运动轨迹将恢复为原航线的延长线。
三、关系与分类具有位置稳定性的船舶一定具有直线稳定性和方向稳定性,具有方向稳定性的船舶一定具有直线稳定性。
按是否操舵,稳定性可分为固定稳定性和控制稳定性.固前者取决于船体几何形状,后者取决于整个闭合回路的特性。
固定稳定性越好的船,控制稳定性也越好。
对于通常的水面船舶,只有通过操舵控制才可能使之具备方向稳定性和位置稳定性. 如果不操舵,最多具备直线稳定性。
2.2小挠动方程水平面内的航向稳定性的小扰度方程：由以上解式可知,特征根若具有负实部,则扰动后的扰运动量v, r 都回复到原来的状态称之为具有稳定性. 但,即使v, r 都回复到初始状态参数,却与初始首向仍存在着一个角度偏差。
可见,对水面船舶不操舵,就不可能实现“方向稳定性”,最多只能是“直线运动稳定性”,习惯上称之为“航向稳定性”。
2.3航向稳定性分析分析知,对水面船舶,A ，B 必为正,航向稳定性条件减少到只需满足一个条件: C>0 。
()()110v G r v r C Y mx u N N mu Y =--+->系数C 为稳定性衡准数；上式即为稳定性衡准式。
将上式进行变换得：vvN Y ＜11r G r N mx u Y mu --v 偏航力臂l =vvN Y ；1r 1抗干扰力臂l =r G r N mx u Y mu --2.4航向稳定性改善措施水动力导数是与船体几何形状密切相关的： 1.增加船长可使N r 负值增加；2.增加船舶中纵剖面的侧面积可使Nr,Yv 的负值增加；3.增加Nv的有效方法是:1）增加纵中剖面的尾部侧面积，2）可采用增大呆木,安装尾鳍，3）使船产生尾倾，4）削去前踵等。
三、船舶回转性3.1基本概念回转性：转舵使船舶作圆弧运动的能力。
用回转直径来表示。
定常回转圈：与船舶避让、避碰、靠离码头、灵活掉头有关操纵性的指标。
衡量转首性和回转性的直观方法。
回转圈：船舶在不同舵角条件下作圆周回转时重心的航行轨迹。
3.2回转圈的主要特征参数1.定常回转直径Dc：定常回转阶段船舶重心点圆形轨迹。
2.战术直径DT：从船舶原来航线至船首转向180°时，船总中剖所在位置之间的距离。
Dt=(0.9~1.2)D。
3.纵距L1(Ad)：从转舵开始时刻船舶重心G所在的位置,至船首转向90°时船舶纵中剖面沿原航行方向前进的距离。
4.正横距L2(T)：从船舶初始直航线至转向90°时，船舶重心所在位置之间的距离。
5.反横距L3(K)：从船舶初始的直线航线至回转轨迹反方向最大偏离处的距离。
K = (0~0.1)D 。
6.进程：纵距L1 –定常回转半径 R 。
7.相对回转直径D/L ：通常用D/L 代表回转性优劣。
3.3回转的三个阶段一、转舵阶段P z rN r C I N δδδ≈=•-C p 初始回转的有因次加速度参数：表示转过单位舵角后，在回转初始阶段所产生的回转角加速度。
是船舶开始回转得快慢的指标。
1． C P 值越大,C P ↑船舶转舵后越能迅速进入回转运动。
2．对要求操纵灵活得内河船舶、拖船、顶推船等，常对转舵后得转首时间有一定要求。
3．可近似得认为，阶跃操舵后（指操舵速度很大得操舵），初始阶段船舶的回转是等角加速运动，首向角变化为：2211**22p rt C t ψδ==4．近似估算转首时间21*Pt C ψδ=二、过度阶段转舵结束到进入定常回转运动为止。
三、定常回转阶段特点：各运动参数不随时间变化，重心轨迹是圆。
0r v==，且r和v为常数。
定常回转阶段船舶运动方程：11()()v rv G rY v mu Y r YN v mx u N r Nδδδδ-+-=-++-=各运动参数随时间变化，如右图所示：3.4定长回转半径1．解定常回转阶段运动方程得：2．重心点线速度与角速度的关系：3.5影响定常回转运动的因素1．“右舵右旋，左舵左旋”——正常操舵“右舵左旋，左舵右旋”——反操现象2．增加船首部纵剖面面积使N v和N r负值，导致C↓稳定性变差;D0 ↓回转性好；减小船首部纵剖面面积使N v负值↑,N r 负值↑，导致C ↑ ，D0 ↑ 。
说明回转性和直线稳定性存在矛盾!3．增加Yv的负值对回转直径的影响取决于∣m x G u1—N r ∣和∣N ∣之比；4。
Yδ负值↑，Nδ正值↑，通常会使回转直径D↓，并且不导致稳定性下降。
因此，从控制水动力导数出发可同时改善稳定性和回转性(如增加舵面积)。
四、回转运动的耦合特性4.1基本概念船舶在水平面内作回转运动时会同时产生横摇、纵摇、升沉等运动,以及由于回转过程中阻力增加引起的速降。
以上所述可理解为回转运动的耦合,其中以回转横倾与速降最为明显。
4.2回转横倾一、形成原因:在回转过程中，船体承受侧向力其作用点高度各不相同，于是产生了对Ox轴的倾侧力矩。
产生向回转内侧的斜忽略舵力,船产生外倾二、回转过程中横倾角随时间的变化如下式：0v r==三、回转横倾的特点：1．最大横倾角出现在过度阶段；2．过渡阶段横倾角随时间变化而振动；3．回转半径越小回转横倾越大。
四、稳定横倾角影响外倾角与回转初速平方成正比，与初稳性高成反比。
这表明高速船回转时外倾角比低速船大得多。
特别是在顺风顺浪航行的船舶满舵调头时，在外倾角加上风和浪的作用，有可能使船舶处于危险状态。
4.3回转过程速降一、形成原因：侧向速度和角速度引起阻力增加。
侧向速度、角速度以及舵角使桨效率下降。
二、表征系数：表征回转速降：定常回转阶段航速Ｖ０与直线航速u1之比，称为回转速降系数。
三、估算法：线性理论解决不了速降问题，而非线性解析方法过于复杂，通常采用估算法。
1．戴维逊法右图为回转速降系数与相对回转直径之间的关系2．费加耶夫斯基方法3．经验公式估算（模型试验整理）2220 1.9c V R V R L =+回转直径越小，回转漂角越大，回转速降越大。
大者可达回转初速的40%。
五、操舵响应5.1操舵响应模型一、二阶响应模型：13123()TTr T T r r KT K δδ+++=+ 上式为二阶线性K 、T 方程，描述了运动对操舵的响应，也称操舵响应模型，响应模型在自动操舵的研究上有广泛的应用。