船舶操縱性基本知識

船舶操縱性基本知識1第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四本次課主要教學(xué)內(nèi)容1、操縱性概述

船舶操縱與搖擺第一章船舶操縱性基本知識2、附加質(zhì)量和附加慣性矩

3、船舶操縱運動方程式

第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四本次課主要教學(xué)要求1、掌握船舶操縱性、操縱性衡準(zhǔn)等基本概念。這是本次課的教學(xué)重點。2、了解船舶附加質(zhì)量和附加慣性矩的基本知識。這是本次課的一個教學(xué)難點。3、了解船舶操縱運動方程式基本知識。這是本次課的另一個教學(xué)重點。船舶操縱與搖擺第一章船舶操縱性基本知識第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四第一章船舶操縱性基本知識1、操縱性：船舶能保持或改變航速、航向和位置的能力。通常包括四個方面的內(nèi)容：A、航向穩(wěn)定性船舶操縱性基本知識B、回轉(zhuǎn)性C、轉(zhuǎn)首性及跟從性§1-1船舶操縱性概述D、停船性能第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四具有良好操縱性的船舶，在直線航行時能保持運動方向；需要轉(zhuǎn)向時能迅速地改變航向，使船舶按照預(yù)定的航向航行；并且具有適當(dāng)?shù)耐４阅堋?、船舶操縱工具靠離碼頭、在狹窄水道內(nèi)航行、風(fēng)浪中操縱、緊急避碰、拖帶船舶及海上救濟等。3、船舶操縱的具體內(nèi)容舵、轉(zhuǎn)動導(dǎo)管、平旋推進器和主動旋轉(zhuǎn)裝置等船舶操縱性基本知識5第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四4、船舶操縱性是船舶的重要性能之一。6、研究船舶操縱和耐波性問題，屬于非定常運動范疇。而阻力與推進屬于定常運動范疇。5、船舶操縱的控制回路船舶操縱性基本知識第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四1、附加慣性力§1-2附加質(zhì)量和附加慣性矩由于研究船舶操縱和耐波性問題，屬于非定常運動范疇，因此必須考慮慣性問題。作不定常運動的船舶，除了船體本身受到與加速度成比例的慣性力外，同時船體作用于周圍的水，使之得到加速度，根據(jù)作用與反作用原理，水對船體存在反作用力，這個反作用力稱為附加慣性力。船舶操縱性基本知識第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四2、附加質(zhì)量附加慣性力與船的加速度成比例，其比例系數(shù)稱為附加質(zhì)量。如果物體在真空中，而不計阻尼：如果物體在水中，要計阻尼：附加質(zhì)量與物體本身的形狀和運動方向有關(guān)。船舶操縱性基本知識第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四3、船體質(zhì)量慣性矩船體沿坐標(biāo)軸的移動，慣性作用表現(xiàn)為力的形式；船體繞坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動，慣性作用表現(xiàn)為力矩的形式，用船體質(zhì)量慣性矩來衡量。船舶操縱性基本知識第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四在實際計算時可以按不見計算，如：依據(jù)實際載荷分布來計算跟復(fù)雜，對于通常船型都采用經(jīng)驗公式計算慣性矩。船舶操縱性基本知識第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四4、附加慣性矩附加質(zhì)量和附加慣性矩都是流體對物體的反作用力，所以它們是水下船體的函數(shù)。一般都由模型試驗或經(jīng)驗公式確定，也可以采用切片法或有限元法等進行數(shù)值計算。船舶操縱性基本知識11第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四船舶操縱性基本知識第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四船舶操縱性基本知識第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四一、坐標(biāo)系與運動方程§1-3船舶操縱運動方程式1、固定坐標(biāo)系首向角船舶操縱性基本知識14第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四2、運動坐標(biāo)系船舶操縱性基本知識15第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四在運動坐標(biāo)系中的船舶運動方程：上式在形式上雖然復(fù)雜一些，但由于式中的外力不再與船舶相對于固定坐標(biāo)的方向有關(guān)，在表達上將帶來很大的方便。船舶操縱性基本知識16第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四二、操縱運動的線性方程式1、外力的種類一類是由于船舶與水之間的相互作用引起的水動力和力矩。另一類是由于其它原因引起的外力，如拖纜力、風(fēng)壓力等。對于迎風(fēng)面積不大的船舶通常在風(fēng)速下航行時，風(fēng)壓力一般影響不大。對于外力，一般只考慮水動力和力矩。船舶操縱性基本知識17第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四2、船舶操縱性運動方程船舶操縱性基本知識18第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四第二章舵設(shè)計基本知識一、操縱性衡準(zhǔn)為了具有良好的操縱性能，提高航行安全，減少海損事故，有必要制定科學(xué)的、統(tǒng)一的操縱性衡準(zhǔn)，來指導(dǎo)船舶設(shè)計工作?！?-1概述船舶操縱性基本知識第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四操縱性衡準(zhǔn)：1、回轉(zhuǎn)能力。由回轉(zhuǎn)試驗確定。2、初始回轉(zhuǎn)能力。由初始回轉(zhuǎn)試驗確定。3、偏航糾正與航向保持能力。由Z形操縱試驗確定。4、停船能力。由停船試驗確定。船舶操縱性基本知識第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四二、舵設(shè)計基本思想1、滿足操縱性要求A、遠洋船一般以航向保持性為主，對回轉(zhuǎn)性要求不高。B、沿海船和進出港比較頻繁的船，對回轉(zhuǎn)性有較高的要求。C、內(nèi)河船受航道的限制應(yīng)注意轉(zhuǎn)首性，同時需滿足回轉(zhuǎn)性的特殊要求。船舶操縱性基本知識第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四2、舵與船體、漿應(yīng)組成統(tǒng)一整體，要考慮它們之間的相互影響，力求降低航行阻力，提高推進效率。A、舵的數(shù)目和形式的選擇。B、舵的尺度和形狀的設(shè)計。C、舵力及舵桿扭矩計算和舵機功效估算。A、舵的設(shè)計的內(nèi)容應(yīng)注包括：船舶操縱性基本知識22第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四一、舵的幾何要素§2-2舵的幾何要素、分類及安裝位置1、舵面積2、舵高3、舵寬4、展弦比5、平衡比6、厚度比7、面積比8、舵剖面船舶操縱性基本知識第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四二、舵的分類1、根據(jù)舵的支持情況分：1、普通舵和特種舵，普通舵有分為：船舶操縱性基本知識24第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四2、根據(jù)舵的剖面形狀可分為平板舵和流線型舵。二、舵的數(shù)目及安裝位置1、舵的數(shù)目的選擇取決于船型和航行情況，與螺旋槳數(shù)目有很大關(guān)系。2、舵形式的選擇與船尾形式、航行形式和設(shè)備條件有關(guān)。船舶操縱性基本知識25第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四三、舵的位置應(yīng)與漿和船尾線型良好配合，以保證：1、降有通暢的來流，供水充足。2、舵能充分吸收漿尾流的動能，把它轉(zhuǎn)化為推力和舵法向力。3、舵的上緣與船底間隙足夠小，可利用邊界效應(yīng)提高舵效。4、使?jié){、舵有效地受到船體遮蓋保護，以避免損傷。船舶操縱性基本知識26第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四為了使船舶具有良好的操縱性，保證船舶安全航行，設(shè)計者應(yīng)確保：§2-3改善操縱性的措施1、舵的設(shè)計正確；船舶操縱性基本知識2、船體主要尺度和型線的正確選擇；3、設(shè)計特種操縱裝置。第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四一、船舶主尺度和形狀對操縱性的影響1、船舶水線長：船越長，定?；剞D(zhuǎn)直徑越大。船舶操縱性基本知識2、主尺度比：船長寬度比、寬度吃水比、船體修長度。3、方形系數(shù)4、中剖面面積5、尾部形狀6、首部形狀第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四二、特種操縱裝置1、推進、操縱合一裝置：平旋推進器、轉(zhuǎn)動導(dǎo)管、Z形推進器、各種噴水推進器等。船舶操縱性基本知識2、主動式轉(zhuǎn)向裝置：轉(zhuǎn)柱舵、主動舵和側(cè)推器等。3、特種舵：魚尾舵、反應(yīng)舵和整流多等。第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四船舶操縱性基本知識（1）轉(zhuǎn)柱舵第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四船舶操縱性基本知識（2）主動舵第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四船舶操縱性基本知識（3）側(cè)推器第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四船舶