船舶操縱性總結(jié)

操縱性緒論操縱性定義：船舶按照駕駛者的意圖保持或改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性能，即船舶能保持或改變航速、航向和位置的性能。操縱性內(nèi)容：1.航向穩(wěn)定性：表示船舶在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)受擾動(dòng)而偏離平衡狀態(tài)，當(dāng)擾動(dòng)完全消除后能保持其原有平衡狀態(tài)的性能。2．回轉(zhuǎn)性：表示船舶在一定舵角作用下作圓弧運(yùn)動(dòng)的性能。3．轉(zhuǎn)首性和跟從性：表示船舶應(yīng)舵轉(zhuǎn)首及迅速進(jìn)入新的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性能。4.停船性能：船舶對(duì)慣性停船和盜車(chē)停船的相應(yīng)性能。附加質(zhì)量和附加慣性矩：作不定常運(yùn)動(dòng)（操縱和耐波運(yùn)動(dòng)）的船舶，除了船體本身受到愈加速度成比例的慣性力外，同時(shí)船體作用于周?chē)乃怪玫郊铀俣?。根?jù)作用力和反作用力，水對(duì)船體存在反作用力，這個(gè)反作用力稱為附加慣性力。附加慣性力是與船的加速度成比例的，其比例系數(shù)稱為附加質(zhì)量。船舶操縱一、操縱運(yùn)動(dòng)方程1.1坐標(biāo)系一、固定坐標(biāo)系：固定坐標(biāo)系是固結(jié)在地球表面，不隨時(shí)間而變化的，如圖所示。首向角ψ：X0與X的夾角（由X0轉(zhuǎn)向X，順時(shí)針為正）。二、運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系：運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系是固結(jié)在船體上的，隨船一起運(yùn)動(dòng)的，如圖所示。重心坐標(biāo)：XOG、YOG；船速：V重心G瞬時(shí)速度；航速角ψ0：X0軸與船速V夾角(順時(shí)針為正)；漂角：β船速與X軸夾角(順時(shí)針為正)；回轉(zhuǎn)角速度：γ=回轉(zhuǎn)曲率：R右舷為正；舵角：δ左舷為正。三、樞心：回轉(zhuǎn)時(shí)漂角為零點(diǎn)、橫向速度為零的點(diǎn)。1.2線性運(yùn)動(dòng)方程一、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

二、簡(jiǎn)化方程當(dāng)重心在原點(diǎn)處：XG=0運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系一般方程：

三、對(duì)于給定船型、給定流體中的運(yùn)動(dòng)情況船型參數(shù)和流體特性為已知條件；操縱運(yùn)動(dòng)為緩變過(guò)程，忽略高階小量；忽略推進(jìn)器轉(zhuǎn)速影響；操舵過(guò)程短暫，忽略轉(zhuǎn)舵加速度。則可將給定船型流體中受力情況表示如下：

由泰勒展開(kāi)式，用水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)表示如下：

四、簡(jiǎn)化后的操縱運(yùn)動(dòng)線性方程式：

1.3水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)一、定義：勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，只改變一個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，其他不變引起的作用于船舶水動(dòng)力對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化率。二、表示方式：

三、水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)分析：位置導(dǎo)數(shù)Yv,Nv：Yv是一個(gè)較大的負(fù)值；Nv是一個(gè)不很大的負(fù)值。加速度導(dǎo)數(shù)，：代表慣性力，是一個(gè)大負(fù)值；代表慣性力矩，由于首尾抵消，是一不大的數(shù)值。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)數(shù)Yr,Nr：由r引起的阻尼力,首尾方向相反，Yr為一小值；是由r引起的阻尼力矩，Nr為一個(gè)很大的負(fù)值。旋轉(zhuǎn)加速度導(dǎo)數(shù)，：由引起的慣性橫向力，由于首尾抵消；是引起的慣性力矩，與的方向相反，是一個(gè)大負(fù)值。舵角的控制導(dǎo)數(shù)，：舵以右舵角為正，正的舵角產(chǎn)生負(fù)的舵力，則；而舵力矩使船向右轉(zhuǎn)，是正的，故>0。二、航向穩(wěn)定性2.1基本概念一、穩(wěn)定性概念:對(duì)處于定常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體(或系統(tǒng)),若受到極小的外界干擾作用,而偏離原定常運(yùn)動(dòng)狀態(tài),當(dāng)干擾去除之后,經(jīng)過(guò)一定的過(guò)渡,若物體(或系統(tǒng))能回復(fù)到原定常運(yùn)動(dòng)狀態(tài),則稱原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是穩(wěn)定的。物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否穩(wěn)定既取決于物體本身的性質(zhì),而且也取決于所考察的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。二、水面船舶的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性:（1）直線運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性：船舶受瞬時(shí)擾動(dòng)后，其重心軌跡終將恢復(fù)為一直線，但航向發(fā)生了變化。（2）方向穩(wěn)定性：船舶受擾并在擾動(dòng)消除后，其重心軌跡最終將恢復(fù)為與原來(lái)航線相平行的另一直線。（3）位置穩(wěn)定性：船舶受擾后，其重心運(yùn)動(dòng)軌跡將恢復(fù)為原航線的延長(zhǎng)線。三、關(guān)系與分類(lèi)具有位置穩(wěn)定性的船舶一定具有直線穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性,具有方向穩(wěn)定性的船舶一定具有直線穩(wěn)定性。按是否操舵,穩(wěn)定性可分為固定穩(wěn)定性和控制穩(wěn)定性.固前者取決于船體幾何形狀,后者取決于整個(gè)閉合回路的特性。固定穩(wěn)定性越好的船,控制穩(wěn)定性也越好。對(duì)于通常的水面船舶,只有通過(guò)操舵控制才可能使之具備方向穩(wěn)定性和位置穩(wěn)定性.如果不操舵,最多具備直線穩(wěn)定性。2.2小撓動(dòng)方程水平面內(nèi)的航向穩(wěn)定性的小擾度方程：

由以上解式可知,特征根若具有負(fù)實(shí)部,則擾動(dòng)后的擾運(yùn)動(dòng)量v,r都回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)稱之為具有穩(wěn)定性.但,即使v,r都回復(fù)到初始狀態(tài)參數(shù),卻與初始首向仍存在著一個(gè)角度偏差。可見(jiàn),對(duì)水面船舶不操舵,就不可能實(shí)現(xiàn)“方向穩(wěn)定性”,最多只能是“直線運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性”,習(xí)慣上稱之為“航向穩(wěn)定性”。2.3航向穩(wěn)定性分析分析知,對(duì)水面船舶,A，B必為正,航向穩(wěn)定性條件減少到只需滿足一個(gè)條件:C>0。系數(shù)C為穩(wěn)定性衡準(zhǔn)數(shù)；上式即為穩(wěn)定性衡準(zhǔn)式。將上式進(jìn)行變換得：＜；2.4航向穩(wěn)定性改善措施水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)是與船體幾何形狀密切相關(guān)的：1.增加船長(zhǎng)可使Nr負(fù)值增加；2.增加船舶中縱剖面的側(cè)面積可使Nr,Yv的負(fù)值增加；3.增加Nv的有效方法是:1）增加縱中剖面的尾部側(cè)面積，2）可采用增大呆木,安裝尾鰭，3）使船產(chǎn)生尾傾，4）削去前踵等。三、船舶回轉(zhuǎn)性3.1基本概念回轉(zhuǎn)性：轉(zhuǎn)舵使船舶作圓弧運(yùn)動(dòng)的能力。用回轉(zhuǎn)直徑來(lái)表示。定?；剞D(zhuǎn)圈：與船舶避讓、避碰、靠離碼頭、靈活掉頭有關(guān)操縱性的指標(biāo)。衡量轉(zhuǎn)首性和回轉(zhuǎn)性的直觀方法?；剞D(zhuǎn)圈：船舶在不同舵角條件下作圓周回轉(zhuǎn)時(shí)重心的航行軌跡。3.2回轉(zhuǎn)圈的主要特征參數(shù)1.定常回轉(zhuǎn)直徑Dc：定?；剞D(zhuǎn)階段船舶重心點(diǎn)圓形軌跡。2.戰(zhàn)術(shù)直徑DT：從船舶原來(lái)航線至船首轉(zhuǎn)向180°時(shí)，船總中剖所在位置之間的距離。Dt=(0.9~1.2)D。3.縱距L1(Ad)：從轉(zhuǎn)舵開(kāi)始時(shí)刻船舶重心G所在的位置,至船首轉(zhuǎn)向90°時(shí)船舶縱中剖面沿原航行方向前進(jìn)的距離。4.正橫距L2(T)：從船舶初始直航線至轉(zhuǎn)向90°時(shí)，船舶重心所在位置之間的距離。5.反橫距L3(K)：從船舶初始的直線航線至回轉(zhuǎn)軌跡反方向最大偏離處的距離。K=(0~0.1)D。6.進(jìn)程：縱距L1–定?；剞D(zhuǎn)半徑R。7.相對(duì)回轉(zhuǎn)直徑D/L：通常用D/L代表回轉(zhuǎn)性優(yōu)劣。3.3回轉(zhuǎn)的三個(gè)階段一、轉(zhuǎn)舵階段

Cp初始回轉(zhuǎn)的有因次加速度參數(shù)：表示轉(zhuǎn)過(guò)單位舵角后，在回轉(zhuǎn)初始階段所產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)角加速度。是船舶開(kāi)始回轉(zhuǎn)得快慢的指標(biāo)。1．CP值越大,CP↑船舶轉(zhuǎn)舵后越能迅速進(jìn)入回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2．對(duì)要求操縱靈活得內(nèi)河船舶、拖船、頂推船等，常對(duì)轉(zhuǎn)舵后得轉(zhuǎn)首時(shí)間有一定要求。3．可近似得認(rèn)為，階躍操舵后（指操舵速度很大得操舵），初始階段船舶的回轉(zhuǎn)是等角加速運(yùn)動(dòng)，首向角變化為：4．近似估算轉(zhuǎn)首時(shí)間二、過(guò)度階段轉(zhuǎn)舵結(jié)束到進(jìn)入定常回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為止。三、定?；剞D(zhuǎn)階段特點(diǎn)：各運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化，重心軌跡是圓。，且r和v為常數(shù)。定?；剞D(zhuǎn)階段船舶運(yùn)動(dòng)方程：各運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間變化，如右圖所示：3.4定長(zhǎng)回轉(zhuǎn)半徑1．解定?；剞D(zhuǎn)階段運(yùn)動(dòng)方程得：2．重心點(diǎn)線速度與角速度的關(guān)系：3.5影響定常回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的因素1．“右舵右旋，左舵左旋”——正常操舵“右舵左旋，左舵右旋”——反操現(xiàn)象2．增加船首部縱剖面面積使Nv和Nr負(fù)值，導(dǎo)致C↓穩(wěn)定性變差;D0↓回轉(zhuǎn)性好；減小船首部縱剖面面積使Nv負(fù)值↑,Nr負(fù)值↑，導(dǎo)致C↑，D0↑。說(shuō)明回轉(zhuǎn)性和直線穩(wěn)定性存在矛盾!3．增加Yv的負(fù)值對(duì)回轉(zhuǎn)直徑的影響取決于∣mxGu1—Nr∣和∣N∣之比；4。Yδ負(fù)值↑，Nδ正值↑，通常會(huì)使回轉(zhuǎn)直徑D↓，并且不導(dǎo)致穩(wěn)定性下降。因此，從控制水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)出發(fā)可同時(shí)改善穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)性(如增加舵面積)。四、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的耦合特性4.1基本概念船舶在水平面內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)同時(shí)產(chǎn)生橫搖、縱搖、升沉等運(yùn)動(dòng),以及由于回轉(zhuǎn)過(guò)程中阻力增加引起的速降。以上所述可理解為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的耦合,其中以回轉(zhuǎn)橫傾與速降最為明顯。4.2回轉(zhuǎn)橫傾一、形成原因:在回轉(zhuǎn)過(guò)程中，船體承受側(cè)向力其作用點(diǎn)高度各不相同，于是產(chǎn)生了對(duì)Ox軸的傾側(cè)力矩。產(chǎn)生向回轉(zhuǎn)內(nèi)側(cè)的斜忽略舵力,船產(chǎn)生外傾二、回轉(zhuǎn)過(guò)程中橫傾角隨時(shí)間的變化如下式：三、回轉(zhuǎn)橫傾的特點(diǎn)：1．最大橫傾角出現(xiàn)在過(guò)度階段；2．過(guò)渡階段橫傾角隨時(shí)間變化而振動(dòng)；3．回轉(zhuǎn)半徑越小回轉(zhuǎn)橫傾越大。四、穩(wěn)定橫傾角影響外傾角與回轉(zhuǎn)初速平方成正比，與初穩(wěn)性高成反比。這表明高速船回轉(zhuǎn)時(shí)外傾角比低速船大得多。特別是在順風(fēng)順浪航行的船舶滿舵調(diào)頭時(shí)，在外傾角加上風(fēng)和浪的作用，有可能使船舶處于危險(xiǎn)狀態(tài)。4.3回轉(zhuǎn)過(guò)程速降一、形成原因：側(cè)向速度和角速度引起阻力增加。側(cè)向速度、角速度以及舵角使槳效率下降。二、表征系數(shù)：表征回轉(zhuǎn)速降：定?；剞D(zhuǎn)階段航速Ｖ０與直線航速u(mài)1之比，稱為回轉(zhuǎn)速降系數(shù)。三、估算法：線性理論解決不了速降問(wèn)題，而非線性解析方法過(guò)于復(fù)雜，通常采用估算法。1．戴維遜法右圖為回轉(zhuǎn)速降系數(shù)與相對(duì)回轉(zhuǎn)直徑之間的關(guān)系2．費(fèi)加耶夫斯基方法3．經(jīng)驗(yàn)公式估算（模型試驗(yàn)整理）回轉(zhuǎn)直徑越小，回轉(zhuǎn)漂角越大，回轉(zhuǎn)速降越大。大者可達(dá)回轉(zhuǎn)初速的40%。五、操舵響應(yīng)5.1操舵響應(yīng)模型一、二階響應(yīng)模型：上式為二階線性K、T方程，描述了運(yùn)動(dòng)對(duì)操舵的響應(yīng)，也稱操舵響應(yīng)模型，響應(yīng)模型在自動(dòng)操舵的研究上有廣泛的應(yīng)用。響應(yīng)模型中的參數(shù)一般通過(guò)實(shí)船或自航模試驗(yàn)來(lái)確定，而不必通過(guò)水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)來(lái)計(jì)算。對(duì)于一般船舶，操舵速度有限，船本身慣性很大，對(duì)舵的響應(yīng)基本是一種緩慢的運(yùn)動(dòng)。上式簡(jiǎn)化為：二、一階響應(yīng)模型：也可以用以下式子表示：式中：I為船舶回轉(zhuǎn)慣性力矩系數(shù)；N為船舶回轉(zhuǎn)中所受的阻尼力矩系數(shù)；C為舵產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩系數(shù)。5.2操縱性指數(shù)有限操舵速度下的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有限操舵速度下的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)階躍操舵（理想操舵狀態(tài)）結(jié)論:1.進(jìn)入定常回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)回轉(zhuǎn)直徑與系數(shù)K成反比,即K值越大,相應(yīng)回轉(zhuǎn)直徑越小,回轉(zhuǎn)性越好.K值與回轉(zhuǎn)性密切相關(guān)可衡量回轉(zhuǎn)性好壞。2.系數(shù)T與航向穩(wěn)定性相關(guān),T為負(fù)值時(shí),擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)將隨時(shí)間而增長(zhǎng),船舶不具備航向穩(wěn)定性,T為小正值時(shí),船舶具有良好的航向穩(wěn)定性.T值越小則擾動(dòng)衰減越快,偏航就越小。3.一階操縱方程的2個(gè)系數(shù)K、T能全面的定義船舶的操縱性.K表示了回轉(zhuǎn)性,T表示了應(yīng)舵性和航向穩(wěn)定性。4.諾賓提出了轉(zhuǎn)首性指數(shù)P,它表征操舵后船舶行駛一倍船長(zhǎng),單位舵角引起的首向角改變量.但實(shí)質(zhì)上P指數(shù)相當(dāng)于K、T指數(shù)的比值。5.3操縱性指數(shù)的物理解釋一、指數(shù)K、T的物理意義1.力學(xué)意義由T=I/N可見(jiàn)：參數(shù)T是慣性力矩與阻尼力矩之比，T值越大，表示船舶慣性大而阻尼力矩小；反之，T值越小，表示船舶慣性小而阻尼力矩大。由K=C/N可見(jiàn)：參數(shù)K是舵產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩與阻尼力矩之比，K值越大，表示舵產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩大而阻尼力矩??；反之，K值越小，表示舵產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩小而阻尼力矩大。為了提高船舶的操縱性，我們總希望它慣性盡可能小，而舵產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩盡可能大，也就是希望T盡量小，K盡量大。2.運(yùn)動(dòng)學(xué)意義T的運(yùn)動(dòng)學(xué)意義為：是系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，它的符號(hào)決定了運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，它的大小決定了船舶達(dá)到定常旋回角速度的時(shí)間，其因次為sec。對(duì)于具有航向穩(wěn)定性的船舶，t→∞時(shí)，r=Kδ，K值越大，r越大。K的運(yùn)動(dòng)學(xué)意義為：船舶受單位持續(xù)舵角作用下產(chǎn)生的最終旋回角速度，其因次為1/sec。二、指數(shù)K、T的無(wú)因次化及其量值1.指數(shù)K、T的無(wú)因次化2．P“舵效指數(shù)”3．指數(shù)K、T的影響因素1.舵角增加：K、T同時(shí)減?。?.吃水增加：K、T同時(shí)增大；3.尾傾增加：K、T同時(shí)減?。?.水深變淺：K、T同時(shí)減?。?.船型越肥大：K、T同時(shí)增大?？梢?jiàn)，船舶的操縱性指數(shù)K、T值是同時(shí)減小或同時(shí)增大的，即提高船舶回轉(zhuǎn)性的結(jié)果將使其航向穩(wěn)定性受到某種程度的降低，而航向穩(wěn)定性的改善又將導(dǎo)致船舶回轉(zhuǎn)性的某些降低。值得注意的是，當(dāng)舵角增加時(shí)，K/、T/值同時(shí)減小，但T/值減小的幅度要比K/值減小的幅度大，因此船舶的舵效反而變好。不改變粘性阻尼條件，增加舵效提高回轉(zhuǎn)力矩值,可以改善回轉(zhuǎn)性而不影響航向穩(wěn)定性。5.4K、T指數(shù)的船舶設(shè)計(jì)應(yīng)用一、回轉(zhuǎn)阻尼預(yù)報(bào)圖1.回轉(zhuǎn)阻尼隨舵面積的減少而減少。2.回轉(zhuǎn)阻尼隨的增加而減少。3.越大，回轉(zhuǎn)阻尼越小。4.使為定值的直線與橫坐標(biāo)相交，可求得回轉(zhuǎn)阻尼為零的臨界舵面積，若小于此面積，船舶航向?qū)⒉环€(wěn)定。5.使為定值的直線與縱坐標(biāo)相交，可以求得不包括舵影響的船體之回轉(zhuǎn)阻尼。二、K----T預(yù)報(bào)圖1.K′、T′之間存在一定的關(guān)系，若舵面積和不變，那么任何在回轉(zhuǎn)性方面的改善必然使航向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)首性變差。2.為了同時(shí)改善回轉(zhuǎn)性和航向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)首性，必須增加。3.對(duì)于同一艘船，在各種操縱運(yùn)動(dòng)幅度時(shí)保持為常數(shù)。但是隨著操舵角的增大,引起了回轉(zhuǎn)阻尼的非線性變化，存在較大的非線性影響。所以，給定船的主尺度(即船的慣性)，以提供必要和足夠的流體動(dòng)力阻尼及舵效，使之滿足設(shè)計(jì)船舶所要求的回轉(zhuǎn)性、航向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)首性。通常最常用的辦法是改變舵面積，因?yàn)槎婕扔忻黠@的航向穩(wěn)定作用，又會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力矩。5.5K、T指數(shù)的使用范圍嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，簡(jiǎn)化的K、T方程只適合操小舵角的航向較穩(wěn)定的船的操縱運(yùn)動(dòng)。對(duì)于一般航向穩(wěn)定的船及某些臨界航向不穩(wěn)定船，在“平均”概念下的K、T方程的線性分析法已足能描述船舶在中等舵角以下的船舵響應(yīng)特性。六、自由自航船舶操縱性試驗(yàn)船舶操縱性試驗(yàn)分為模型試驗(yàn)和實(shí)船試驗(yàn)兩種，模型試驗(yàn)又可分為自由航向模操縱試驗(yàn)和約束模試驗(yàn)兩種。目前為止，操縱性試驗(yàn)方法有很多，主要有：回轉(zhuǎn)試驗(yàn)、螺線及逆螺線試驗(yàn)、回舵試驗(yàn)、Z形試驗(yàn)、變首向試驗(yàn)、頻率響應(yīng)試驗(yàn)、以及關(guān)于啟動(dòng)、停車(chē)、倒退等專門(mén)試驗(yàn)。6.1回轉(zhuǎn)試驗(yàn)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)是指在試驗(yàn)船速直航條件下，操左35°舵角和右35°舵角或設(shè)計(jì)最大舵角并保持之，使船舶進(jìn)行左、右旋回運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)。一、試驗(yàn)?zāi)康模呵蟠暗幕剞D(zhuǎn)要素。二、試驗(yàn)方法(1)保持船舶直線定常航速；(2)回轉(zhuǎn)之前一個(gè)船長(zhǎng)時(shí)，測(cè)量記錄初始船速、航向角、初始舵角及推進(jìn)器轉(zhuǎn)速等；(3)發(fā)令，迅速轉(zhuǎn)舵到指定的舵角，并維持該舵角；(4)隨著船舶的轉(zhuǎn)向，每隔不超過(guò)20秒的時(shí)間間隔，記錄軌跡、航速、橫傾角、及螺旋槳轉(zhuǎn)數(shù)等數(shù)據(jù)。(5)在整個(gè)船舶回轉(zhuǎn)中，保持各種控制不變，直至船舶首向角改變至540°時(shí)，可結(jié)束一次試驗(yàn)。三、回轉(zhuǎn)試驗(yàn)測(cè)量軌跡的3種方法1.光學(xué)跟蹤的繞標(biāo)方法。2.測(cè)量航速及首向角的積分方法。3.岸上設(shè)置固定觀察站。四、對(duì)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析船舶重心所描繪的軌跡稱為回轉(zhuǎn)圈。它是船舶回轉(zhuǎn)性能的重要指標(biāo)?；剞D(zhuǎn)圈越小，回轉(zhuǎn)性能越好。在各種狀態(tài)下測(cè)得回轉(zhuǎn)軌跡圖上，直接量出特征參數(shù)，如:縱距、正橫距、戰(zhàn)術(shù)直徑、定?；剞D(zhuǎn)直徑。從橫傾角的測(cè)量中得到定?；剞D(zhuǎn)橫傾角和最大動(dòng)力橫傾角。以上參數(shù)可從試驗(yàn)結(jié)果直接測(cè)量得到。對(duì)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果也能進(jìn)行K、T分析。K、T分析:運(yùn)動(dòng)有非線性影響，K、T是一個(gè)平均概念。五、測(cè)量軌跡的積分方法（1）把記錄的船速和首向角以時(shí)間為橫坐標(biāo)繪成右圖的所示形式，對(duì)測(cè)量值進(jìn)行初步的校核。（2）計(jì)算樞心P的軌跡。因?yàn)橛?jì)程儀只能測(cè)量沿x方向的速度，這真好是樞心的速度。（3）對(duì)上式積分采取梯形法進(jìn)行近似計(jì)算，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)繪制樞心軌跡。（4）假定樞心P位于重心前0.4L處。然后在樞心的每個(gè)軌跡點(diǎn)處畫(huà)上船體的首尾線，如圖所示，在每條首位線上求出重心G的位置，繪出重心軌跡——回轉(zhuǎn)圈。六、影響回轉(zhuǎn)圈大小的因素1、水線下的船型因素：①方型系數(shù)②水線下側(cè)面積③舵面積比。2、船舶的吃水狀態(tài)：①吃水②縱傾③橫傾。3、操船方面的影響：①舵角②操舵時(shí)間③船速。4、外界環(huán)境的影響：①淺水②污底和風(fēng)流。6.2Z形操舵試驗(yàn)Z形操縱試驗(yàn)是一種評(píng)價(jià)船舶操舵響應(yīng)的試驗(yàn)方法，同時(shí)，可通過(guò)Z形操縱試驗(yàn)結(jié)果求取操縱性指數(shù)K、T。一、試驗(yàn)方法（1）保持船舶直線定常航速；發(fā)令之前記錄初始船速、航向角、及推進(jìn)器轉(zhuǎn)速等；（2）發(fā)令，迅速轉(zhuǎn)右舵到指定的舵角(10°)，并維持該舵角；（3）船舶開(kāi)始右轉(zhuǎn)，當(dāng)船舶航向改變量與所操舵角相等時(shí)，迅速轉(zhuǎn)左舵到指定的舵角(10°)，并維持該舵角；（4）當(dāng)船舶向左航向改變量與所操左舵角相等時(shí)，迅速轉(zhuǎn)右舵到指定的舵角(10°)，并維持該舵角；（5）如此反復(fù)進(jìn)行，操舵達(dá)5次時(shí)，完成一次試驗(yàn)。二、特征參數(shù)(1)航向超越角(2)轉(zhuǎn)首滯后三、K—T的標(biāo)準(zhǔn)算法eq\o\ac(○,1)由試驗(yàn)曲線圖可列出聯(lián)立以上兩式，并求得K和δr，并把K記作Keq\o\ac(○,6)eq\o\ac(○,8)。eq\o\ac(○,2)將代入下式得到K，并記作Keq\o\ac(○,4)。eq\o\ac(○,3)由試驗(yàn)曲線圖可列出令，K=Keq\o\ac(○,4)，再代入δr，可求得T，并記作Teq\o\ac(○,4)。eq\o\ac(○,4)由試驗(yàn)曲線圖可列出代入δr和Keq\o\ac(○,6)eq\o\ac(○,8)，可得到Teq\o\ac(○,6)、Teq\o\ac(○,8)，且取Teq\o\ac(○,6)eq\o\ac(○,8)=(Teq\o\ac(○,6)+Teq\o\ac(○,8))eq\o\ac(○,5)求得K、T值K=(Keq\o\ac(○,4)+Keq\o\ac(○,6)eq\o\ac(○,8))T=(Teq\o\ac(○,4)+Teq\o\ac(○,6)eq\o\ac(○,8))6.3其他操縱試驗(yàn)一、螺線試驗(yàn)測(cè)定船舶的航向穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的間接的試驗(yàn)方法它是由迪厄頓尼在20世紀(jì)40年代提出的