船舶操縱航向穩(wěn)定與保向02

1、要點(diǎn)回顧 船舶運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù) 漂角、轉(zhuǎn)心、航向角、速度、角速度。 船舶平面運(yùn)動(dòng)的特征 船舶操縱動(dòng)力學(xué)參數(shù) 運(yùn)動(dòng)方程 船體水動(dòng)力及水動(dòng)力矩 水動(dòng)力角與漂角、水動(dòng)力作用中心影響船體水動(dòng)力的因素 船舶的幾何特征、船舶的運(yùn)動(dòng)特征、航行水域的幾何特征船舶操縱性基礎(chǔ) 船舶操縱性概述 船舶操縱性（maneuverability）指標(biāo)及其判別 船舶必備操縱性資料 船舶操縱性指數(shù) 航向穩(wěn)定性與保向性 船舶變向性能 船舶變速性能 船舶操縱性試驗(yàn) 船型參數(shù)對(duì)操縱性的影響船舶操縱性概述 船舶操縱性能（maneuverability）是指船舶對(duì)駕引人員實(shí)施操縱的響應(yīng)能力總稱 船舶操縱性能: 固有穩(wěn)定性(inherent d

2、ynamic stability) 保向性(course-keeping ability) 初始回轉(zhuǎn)性/改向性(initial turning/course-changing ability) 首搖抑制性(yaw checking ability) 旋回性(turning ability) 停船性(stopping ability)船舶操縱性概述 航行環(huán)境影響下的操縱性 風(fēng)中操縱性 流的影響 受限水域操縱性 淺水操縱性 岸壁效應(yīng)船舶操縱性概述 船舶操縱性的判別 實(shí)船試驗(yàn) 旋回試驗(yàn) z 形操縱試驗(yàn) 螺旋試驗(yàn)或逆螺旋試驗(yàn) 回舵試驗(yàn) 停船試驗(yàn)等等。 “直接判據(jù)” -試驗(yàn)結(jié)果 “間接 (或分析)判據(jù)”

3、-操縱性指數(shù)k、t 等。船舶操縱性概述船舶操縱性概述船舶操縱性概述 船舶必備操縱性資料 1987年11月，imo大會(huì)通過了a601(15)決議，要求船舶配備： 引航卡； 駕駛臺(tái)操縱性圖； 船舶操縱手冊(cè)。船舶操縱性概述 引航卡(pilot card) 船長(zhǎng)與引航員之間關(guān)于船舶操縱性能進(jìn)行信息溝通的資料卡。 每航次由船長(zhǎng)填寫； 內(nèi)容包括本船的主尺度、操縱裝置性能、船在不同載況時(shí)主機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的航速以及船舶特殊操縱裝置(側(cè)推器)等信息。船舶必備操縱性資料 駕駛臺(tái)操縱性圖(wheelhouse poster) 詳細(xì)概述船舶旋回性能和停船性能的圖表資料； 置于駕駛臺(tái)顯著位置； 內(nèi)容包括深水和淺水(1.2

4、)，滿載和壓載情況下船舶的旋回圈軌跡圖及制動(dòng)性能(停船試驗(yàn))資料。船舶必備操縱性資料 船舶操縱手冊(cè)(maneuvering booklet) 詳細(xì)描述船舶實(shí)船操縱性試驗(yàn)結(jié)果的手冊(cè)； 它是重要的船舶資料之一； 內(nèi)容包括旋回試驗(yàn)、z形操縱試驗(yàn)和停船試驗(yàn)的試驗(yàn)條件、試驗(yàn)記錄以及試驗(yàn)分析等； 操縱手冊(cè)包括全部駕駛臺(tái)操縱性圖上的全部信息； 除實(shí)船試驗(yàn)結(jié)果之外，操縱手冊(cè)中的大部分操縱信息估算結(jié)果。船舶必備操縱性資料船舶操縱性概述 船舶操縱性衡準(zhǔn) 1993年國(guó)際海事組織(1mo)對(duì)100m及以上海船的操縱性標(biāo)準(zhǔn)提出了要求，之后，又進(jìn)行了修訂，具體規(guī)定如下 旋回性(turning ability) 旋回圈的進(jìn)

5、距應(yīng)不超過4.5倍船長(zhǎng)(垂線間長(zhǎng)，下同)， 相應(yīng)的旋回初徑應(yīng)不超過5.0倍船長(zhǎng)。 初始回轉(zhuǎn)性(initial turning ability) 船舶操左10舵角或右10舵角后，船首向角從原航向改變10時(shí)，船舶在原航向上的縱向行進(jìn)距應(yīng)不超過2.5倍船長(zhǎng)。 偏轉(zhuǎn)抑制性能和保向性(yaw-checking and course -keeping ability) 1010 z形操縱試驗(yàn)測(cè)得的第一超越角應(yīng)不超過： 10 當(dāng)l/v10s時(shí)； 20 當(dāng)l/v 30s時(shí)； (51/2 (l/v) 當(dāng)10s l/v 30s時(shí)。 1010z形操縱試驗(yàn)測(cè)得的第二超越角應(yīng)不超過： 25 當(dāng)l/v 10s時(shí)； 40

6、當(dāng)l/v 30s時(shí)； (17.50.75() 當(dāng)10s l/v 30s時(shí)。 2020z形操縱試驗(yàn)測(cè)得的第一超越角應(yīng)不超過25。 停船性能(stopping ability) 船舶全速倒車停船試驗(yàn)中的航跡進(jìn)距(crash stopping distance)不超過15倍船長(zhǎng)。 但是，對(duì)于超大型船舶，主管機(jī)關(guān)認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)不能滿足時(shí)，可進(jìn)行修訂，但任何情況下不應(yīng)超過20倍船長(zhǎng)。船舶操縱性基礎(chǔ) 船舶操縱性指數(shù) 動(dòng)坐標(biāo)系船舶運(yùn)動(dòng)方程nriyurvmxvrumz)()(船舶操縱性指數(shù)mnrr inmrrnikrrt操縱性指數(shù)操縱性指數(shù) 無因次化操縱性指數(shù) k 、t 指數(shù)被廣泛用來評(píng)價(jià)船舶的操縱性能 k 參數(shù)

7、的單位為1/s, t參數(shù)的單位為s 用無因次值k 、t 來表示 v 船速(m/s) l 船長(zhǎng)(m) 無因次化操縱性指數(shù)便于比較航向穩(wěn)定性 間接判別參數(shù) 一階船舶操縱運(yùn)動(dòng)方程 船舶初始轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為定值r0 ， 正舵：krrt航向穩(wěn)定性 間接判別參數(shù) t 指數(shù)是系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)(sec)，其符號(hào)決定船舶是否具有航向穩(wěn)定性大小決定船舶航向穩(wěn)定性的優(yōu)劣 t 為正值，船舶具有航向穩(wěn)定性，t 越小，航向穩(wěn)定性越好，反之則越差； t 為負(fù)值，船舶不具有航向穩(wěn)定性。 實(shí)際船舶操縱中，船舶轉(zhuǎn)向后操正舵，如果發(fā)現(xiàn)船舶長(zhǎng)時(shí)間不能穩(wěn)定在新的航向上直線航行，則說明該船航向穩(wěn)定性較差，即t 較大；反之，則航向穩(wěn)定性較好，即

8、t 較小。操縱性指數(shù)操縱性指數(shù) 操縱性指數(shù)應(yīng)用操縱性指數(shù)航向穩(wěn)定性與保向性 航向穩(wěn)定性與保向性的概念 船舶運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性 航向穩(wěn)定性的概念 保向性的概念 航向穩(wěn)定性與保向性的關(guān)系 航向穩(wěn)定性的判別 直接判別參數(shù) 間接判別參數(shù)航向穩(wěn)定性 穩(wěn)定性定義： 指物體在受外界干擾，使其偏離原定常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)干擾消失后，物體是否具有回復(fù)到原定常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力 判別： 不能回復(fù)，不具有穩(wěn)定性 能回復(fù)，具有穩(wěn)定性 恢復(fù)較快，穩(wěn)定性好航向穩(wěn)定性 穩(wěn)定直航船舶受到瞬間干擾后，不用操舵，船舶運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分類航向穩(wěn)定性 穩(wěn)定直航船舶受到瞬間干擾后，不用操舵，船舶運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分類航向穩(wěn)定性 穩(wěn)定直航船舶受到瞬間干擾后，不用操舵，

9、船舶運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分類航向穩(wěn)定性 穩(wěn)定直航船舶受到瞬間干擾后，不用操舵，船舶運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分類航向穩(wěn)定性 航向穩(wěn)定性含義 船舶固有的航向穩(wěn)定性 直線運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定或動(dòng)航向穩(wěn)定 一般船舶都不可能具有方向穩(wěn)定性和位置穩(wěn)定性 要達(dá)到方向穩(wěn)定，需要操舵 要達(dá)到位置穩(wěn)定，需要操舵和定位航向穩(wěn)定性 船舶不具有直線運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的后果： 在小舵情況下，可能出現(xiàn)反操現(xiàn)象； 保向比較困難； 在海上航行時(shí)，可能自動(dòng)舵打不上； 操舵者較難以掌握操舵技術(shù)； 操舵者勞動(dòng)強(qiáng)度增加，并且要求注意力要高度集中； 可能出現(xiàn)失誤。航向穩(wěn)定性 航向穩(wěn)定性的判別 直接判別參數(shù)-實(shí)船試驗(yàn)結(jié)果 螺旋試驗(yàn) 逆螺旋試驗(yàn) 間接判別參數(shù) 操縱性指數(shù)t航向穩(wěn)定性

10、螺旋試驗(yàn)結(jié)果： 把定常旋回角速度作為舵角的函數(shù)，得到如下圖形 ：具有航向穩(wěn)定性的船舶具有航向穩(wěn)定性的船舶航向不穩(wěn)定的船舶航向不穩(wěn)定的船舶abcd航向穩(wěn)定性 螺旋試驗(yàn)結(jié)果： r 與具有單值關(guān)系，則具有航向穩(wěn)定性；r 與關(guān)系構(gòu)成一個(gè)滯后環(huán)，不具有航向穩(wěn)定性。具有航向穩(wěn)定性的船舶具有航向穩(wěn)定性的船舶航向不穩(wěn)定的船舶航向不穩(wěn)定的船舶abcd航向穩(wěn)定性結(jié)果 航向穩(wěn)定： 與螺旋試驗(yàn)結(jié)果相似； 航向不穩(wěn)定： 逆螺旋試驗(yàn)結(jié)果舵角與角速度曲線出現(xiàn)多值對(duì)應(yīng)s形曲線。航向穩(wěn)定性 影響航向穩(wěn)定性的具體因素： 船型 方形系數(shù)、長(zhǎng)寬比、水下側(cè)面積、干舷及上層建筑、舵面積 載況 吃水、船舶縱傾與橫傾航向穩(wěn)定性與保向性 船舶保向性概念 保向性是指船舶在外力作用下（如風(fēng)、流、浪等），由舵工（或自動(dòng)舵）通過羅經(jīng)識(shí)別船舶首搖情況，通過操舵抑制或糾正首搖并使船舶駛于預(yù)定航向上的能力。 航向穩(wěn)定性與保向性的關(guān)系 航向穩(wěn)定性與保向性之間既有區(qū)別又有聯(lián)系航向穩(wěn)定性與保向性 航向穩(wěn)定性與保向性的關(guān)系 航向穩(wěn)定性是船舶固有的運(yùn)動(dòng)性能，與操船者的操縱無關(guān)。 保向性是船舶受控狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)性能，與船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和操船者的操縱有關(guān)。 航向穩(wěn)定性好的船舶其保向性也相應(yīng)較好，反之則保向性較差。 不具有航向穩(wěn)定性的船舶，通過頻繁操舵或大舵角也可能使船舶保持直線運(yùn)動(dòng)，但其保向性較差。航向穩(wěn)