船舶操縱第二章操縱性能好

1、第二章第二章 船舶操縱性能船舶操縱性能第一節(jié) 船舶操縱性能概述一一 船舶操縱性船舶操縱性船舶操縱性船舶操縱性(ship manoeuvrability or ship manoeuvring characteristics)是指船體、螺旋槳和舵在水中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生是指船體、螺旋槳和舵在水中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的水動(dòng)力，使船舶保持和改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性能?；蛘哒f船舶對(duì)的水動(dòng)力，使船舶保持和改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性能?；蛘哒f船舶對(duì)駕駛?cè)藛T實(shí)施操縱的響應(yīng)能力。船舶操縱性是一門新興的年青學(xué)駕駛?cè)藛T實(shí)施操縱的響應(yīng)能力。船舶操縱性是一門新興的年青學(xué)科?？?。 船舶操縱性可分為船舶操縱性可分為固有操縱性固有操縱性和和控

2、制操縱性控制操縱性兩種概念。固有操兩種概念。固有操縱性是指船舶不考慮外界環(huán)境條件、操舵裝置性能、駕駛?cè)雴T的縱性是指船舶不考慮外界環(huán)境條件、操舵裝置性能、駕駛?cè)雴T的技術(shù)水平而自身固有的操縱特性，而控制操縱性則是考慮上述因技術(shù)水平而自身固有的操縱特性，而控制操縱性則是考慮上述因素基礎(chǔ)上船舶所表現(xiàn)出來的操縱性能。素基礎(chǔ)上船舶所表現(xiàn)出來的操縱性能。 船舶固有操縱性包括船舶船舶固有操縱性包括船舶變向性能和船舶變速性能變向性能和船舶變速性能兩大方面。兩大方面。 船舶變向性能，又稱船舶方向性，它包含船舶船舶變向性能，又稱船舶方向性，它包含船舶定?；剞D(zhuǎn)性定?；剞D(zhuǎn)性、船船舶追隨性舶追隨性和和船舶航向穩(wěn)定性船舶航

3、向穩(wěn)定性三個(gè)性能，這是一般所指的船舶操縱三個(gè)性能，這是一般所指的船舶操縱性，實(shí)際上是一個(gè)狹義上的概念。廣義研究船舶操縱性則必須將性，實(shí)際上是一個(gè)狹義上的概念。廣義研究船舶操縱性則必須將船舶變速性能包括進(jìn)去。船舶變速性能包括進(jìn)去。 第一節(jié) 船舶操縱性能概述(一）變向性的三要素一）變向性的三要素 駕駛?cè)藛T操縱時(shí)要求船舶具有良好的操縱性，則必須要求施舵后所表駕駛?cè)藛T操縱時(shí)要求船舶具有良好的操縱性，則必須要求施舵后所表現(xiàn)出的舵效反應(yīng)特性好以及正舵時(shí)幾乎能直線航行的航向穩(wěn)定性良好。前現(xiàn)出的舵效反應(yīng)特性好以及正舵時(shí)幾乎能直線航行的航向穩(wěn)定性良好。前者是避讓來船的重要性能，后者則是船舶直航時(shí)的必要性能。變向

4、性可用者是避讓來船的重要性能，后者則是船舶直航時(shí)的必要性能。變向性可用三個(gè)要素來評(píng)價(jià)。三個(gè)要素來評(píng)價(jià)。 l. 船舶追隨性船舶追隨性(yaw quick responsibility) 船舶追隨性是指當(dāng)船舶施舵后，船首是否能很快轉(zhuǎn)頭；以及回至正舵船舶追隨性是指當(dāng)船舶施舵后，船首是否能很快轉(zhuǎn)頭；以及回至正舵時(shí)是否很快轉(zhuǎn)入直進(jìn)狀態(tài)的性能。它表示船舶追隨操舵而進(jìn)行轉(zhuǎn)頭的容易時(shí)是否很快轉(zhuǎn)入直進(jìn)狀態(tài)的性能。它表示船舶追隨操舵而進(jìn)行轉(zhuǎn)頭的容易程度。程度。 2. 船舶定?；剞D(zhuǎn)性船舶定常回轉(zhuǎn)性(steadyturning ability) 船舶定?；剞D(zhuǎn)性是指當(dāng)船舶向左船舶定?；剞D(zhuǎn)性是指當(dāng)船舶向左(右右)操舵后，

5、船舶進(jìn)入定常旋回時(shí)是否操舵后，船舶進(jìn)入定常旋回時(shí)是否具有較小的旋回圈、是否較快地進(jìn)行旋回的性能。它表示船舶在一定舵角具有較小的旋回圈、是否較快地進(jìn)行旋回的性能。它表示船舶在一定舵角下旋回力的強(qiáng)度。下旋回力的強(qiáng)度。 3. 船舶航向穩(wěn)定性船舶航向穩(wěn)定性(course st汕汕ility) 航向穩(wěn)定性是指在較短時(shí)間內(nèi)不操舵，而船舶仍可保持直航的性能。航向穩(wěn)定性是指在較短時(shí)間內(nèi)不操舵，而船舶仍可保持直航的性能。航向穩(wěn)定性亦稱方向穩(wěn)定性，追隨性好的船其方向穩(wěn)定性也好。航向穩(wěn)定性亦稱方向穩(wěn)定性，追隨性好的船其方向穩(wěn)定性也好。 ),()(倒車制動(dòng)停船停車加減速啟制動(dòng)能力航向穩(wěn)定性機(jī)動(dòng)性追隨性定常旋回性船舶操

6、縱靈活性方向性船舶固有操縱性第一節(jié) 船舶操縱性能概述 由于這三個(gè)因素隨著船舶水線下形狀，以及作用于船體的水動(dòng)力及回由于這三個(gè)因素隨著船舶水線下形狀，以及作用于船體的水動(dòng)力及回轉(zhuǎn)力矩的變化而變化的。所以，船舶旋回性能與追隨性和方向穩(wěn)定性轉(zhuǎn)力矩的變化而變化的。所以，船舶旋回性能與追隨性和方向穩(wěn)定性不是不是一致的一致的，應(yīng)綜合實(shí)際需要加以選擇。，應(yīng)綜合實(shí)際需要加以選擇?？偟恼f來，方形系數(shù)總的說來，方形系數(shù)cb小的船，如集裝箱船等，其追隨性和航向穩(wěn)定性小的船，如集裝箱船等，其追隨性和航向穩(wěn)定性較優(yōu)，而旋回性較差；較優(yōu)，而旋回性較差；cb大的船，如油輪尤其是超大型油輪等，其旋回大的船，如油輪尤其是超大型

7、油輪等，其旋回性較好，但追隨性和航向穩(wěn)定性則較差。性較好，但追隨性和航向穩(wěn)定性則較差。（二）影響操縱性優(yōu)劣的因素：（二）影響操縱性優(yōu)劣的因素：a船體對(duì)稱與否（關(guān)于中縱剖面的船體線型、螺旋槳推力軸線、舵的數(shù)船體對(duì)稱與否（關(guān)于中縱剖面的船體線型、螺旋槳推力軸線、舵的數(shù)目及安）；目及安）；b螺旋槳的推力、拉力，螺旋槳數(shù)目、旋轉(zhuǎn)方向；螺旋槳的推力、拉力，螺旋槳數(shù)目、旋轉(zhuǎn)方向；c舵面積系數(shù)：；舵面積系數(shù)：；d船體長(zhǎng)寬比（）：；船體長(zhǎng)寬比（）：；e船舶排水量、貨物配載、浮態(tài)；船舶排水量、貨物配載、浮態(tài)；f船舶水線上側(cè)面積、水線下側(cè)面積。船舶水線上側(cè)面積、水線下側(cè)面積。 第一節(jié) 船舶操縱性能概述控制操縱性能

8、控制操縱性能 在不同外界環(huán)境條件下，根據(jù)實(shí)際操船需要，船舶應(yīng)具有以下在不同外界環(huán)境條件下，根據(jù)實(shí)際操船需要，船舶應(yīng)具有以下的良好控向性能。即控制變向操縱性，它與上述固有操縱性密切的良好控向性能。即控制變向操縱性，它與上述固有操縱性密切相關(guān)，但又不是完全相同的概念。相關(guān)，但又不是完全相同的概念。l. 船舶改向性船舶改向性(course changingability)：表示船舶改向靈活的程：表示船舶改向靈活的程度。通常由船舶改向試驗(yàn)所表現(xiàn)的由原航向改駛新航向時(shí)到新航度。通常由船舶改向試驗(yàn)所表現(xiàn)的由原航向改駛新航向時(shí)到新航向的距離來表示改向性的優(yōu)劣。向的距離來表示改向性的優(yōu)劣。2. 船舶旋回性船舶

9、旋回性(turning ability)：與前面所述的定常旋回性不同，：與前面所述的定常旋回性不同，它不僅包括定常旋回，也包括了定常旋回前的加速旋回的過程。它不僅包括定常旋回，也包括了定常旋回前的加速旋回的過程。3船舶保向性船舶保向性(course keepingability)：不僅決定于航向穩(wěn)定性，：不僅決定于航向穩(wěn)定性，也受舵工技術(shù)水平、操舵裝置功能的優(yōu)劣所影響。雖然保向性與也受舵工技術(shù)水平、操舵裝置功能的優(yōu)劣所影響。雖然保向性與航向穩(wěn)定性并非同義詞，但由于一般舵工技術(shù)、操舵裝置性能無航向穩(wěn)定性并非同義詞，但由于一般舵工技術(shù)、操舵裝置性能無甚差異，因此方向穩(wěn)定性直接決定著保向性的好壞。甚

10、差異，因此方向穩(wěn)定性直接決定著保向性的好壞。航向穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)性是相互矛盾的：航向穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)性是相互矛盾的：遠(yuǎn)洋遠(yuǎn)洋航向穩(wěn)定性；內(nèi)河、狹水道航向穩(wěn)定性；內(nèi)河、狹水道安全性。安全性。所以：保持所以：保持穩(wěn)定性穩(wěn)定性經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 改變改變避開避開安全性安全性 第一節(jié) 船舶操縱性能概述二、船舶變速性能二、船舶變速性能 船舶在自身車、船體條件下，所具有的變速性能包括：船舶在自身車、船體條件下，所具有的變速性能包括：加速性能、減速性能、停車性能和倒車性能稱之為加速性能、減速性能、停車性能和倒車性能稱之為固有操固有操縱性的變速性能縱性的變速性能。而船舶在不同外界條件下如風(fēng)流、航道，包括船舶在操舵而船舶在不

11、同外界條件下如風(fēng)流、航道，包括船舶在操舵控制下，所表現(xiàn)出的變速性能，即控制下，所表現(xiàn)出的變速性能，即控制變速性能控制變速性能。其中停車性能和倒車性能統(tǒng)稱為停船性能，是變速性能中其中停車性能和倒車性能統(tǒng)稱為停船性能，是變速性能中最為重要的性能。最為重要的性能。 第一節(jié)第一節(jié) 船舶操縱性能概述船舶操縱性能概述 三、船舶操縱性能標(biāo)準(zhǔn)三、船舶操縱性能標(biāo)準(zhǔn) 1987年年11月月imo大會(huì)通過了大會(huì)通過了a601（15）決議，要求船舶配備的操）決議，要求船舶配備的操縱資料包括有縱資料包括有引航卡引航卡(pilotcard)、駕駛臺(tái)張貼的有關(guān)本船操縱性、駕駛臺(tái)張貼的有關(guān)本船操縱性能的試驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果的能的

12、試驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果的駕駛臺(tái)操縱性圖駕駛臺(tái)操縱性圖(wheelhouse poster)和和船舶操縱手冊(cè)船舶操縱手冊(cè)(manoeuvring booket)三種。三種。 引航卡引航卡應(yīng)記入引航員登船后可立即掌握的最低限度的重要性能應(yīng)記入引航員登船后可立即掌握的最低限度的重要性能資料資料,每航次由船長(zhǎng)填寫，內(nèi)容包括船舶主尺度、操縱裝置性能、每航次由船長(zhǎng)填寫，內(nèi)容包括船舶主尺度、操縱裝置性能、船舶在不同載況時(shí)主機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的航速以及船舶特殊操縱裝置船舶在不同載況時(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，（側(cè)推器）等信息，駕駛臺(tái)操縱性圖駕駛臺(tái)操縱性圖也是一種較詳盡的性能資料，使駕駛?cè)?/p>

13、員能充分也是一種較詳盡的性能資料，使駕駛?cè)藛T能充分了解本船操縱性能的資料，其內(nèi)容包括深水和淺水，滿載和壓載了解本船操縱性能的資料，其內(nèi)容包括深水和淺水，滿載和壓載情況下船舶的旋回圈軌跡圖及制動(dòng)性（停船試驗(yàn)）資料，情況下船舶的旋回圈軌跡圖及制動(dòng)性（停船試驗(yàn)）資料，船舶操縱手冊(cè)則是最詳盡地記入本船操縱性能。船舶操縱手冊(cè)則是最詳盡地記入本船操縱性能。 操縱性試驗(yàn)測(cè)定條件考慮為深水寬敞水域、無風(fēng)、流的外界環(huán)操縱性試驗(yàn)測(cè)定條件考慮為深水寬敞水域、無風(fēng)、流的外界環(huán)境，船舶滿載平吃水，穩(wěn)定的初始試驗(yàn)速度。境，船舶滿載平吃水，穩(wěn)定的初始試驗(yàn)速度。 第一節(jié)第一節(jié) 船舶操縱性能概述船舶操縱性能概述 imo1993

14、年年11月月4日第日第18屆大會(huì)通過的屆大會(huì)通過的“船舶操縱性臨時(shí)船舶操縱性臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)”確定了船舶操縱性的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)適用于確定了船舶操縱性的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)適用于1994年年7月月1日或之后建造的舵槳推進(jìn)方式、日或之后建造的舵槳推進(jìn)方式、l100m的船舶。化學(xué)品的船舶?；瘜W(xué)品油輪及液化氣船不限長(zhǎng)度。油輪及液化氣船不限長(zhǎng)度。imo一方面建議各國(guó)政府鼓勵(lì)那一方面建議各國(guó)政府鼓勵(lì)那些承擔(dān)設(shè)計(jì)、建造、修理及操縱船舶的人員去應(yīng)用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，些承擔(dān)設(shè)計(jì)、建造、修理及操縱船舶的人員去應(yīng)用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，另一方面要求各國(guó)收集應(yīng)用后的數(shù)據(jù)，整理并報(bào)告另一方面要求各國(guó)收集應(yīng)用后的數(shù)據(jù)，整理并報(bào)告imo，以，以便海上安

15、全委員會(huì)在此基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)作出評(píng)估，必要時(shí)作出便海上安全委員會(huì)在此基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)作出評(píng)估，必要時(shí)作出修改。修改。 imo船舶操縱性能標(biāo)準(zhǔn)：船舶操縱性能標(biāo)準(zhǔn)：旋回性旋回性:用用35 或最大舵角以試航速度回轉(zhuǎn)時(shí)，或最大舵角以試航速度回轉(zhuǎn)時(shí)， 進(jìn)距進(jìn)距4.5l，回轉(zhuǎn)初徑，回轉(zhuǎn)初徑5l。初始回轉(zhuǎn)性初始回轉(zhuǎn)性:操左操左/右右10 舵角時(shí)，船首方位轉(zhuǎn)過舵角時(shí)，船首方位轉(zhuǎn)過10 以上角度時(shí)，航以上角度時(shí)，航 進(jìn)距離進(jìn)距離2.5l。抑制偏擺性抑制偏擺性:用第一慣性轉(zhuǎn)頭角衡量用第一慣性轉(zhuǎn)頭角衡量保向性保向性:用第二慣性轉(zhuǎn)頭角衡量用第二慣性轉(zhuǎn)頭角衡量停船性能停船性能:倒車沖程倒車沖程15l（大型船舶可修正）（大型船舶

16、可修正）(見見p17)第二節(jié)第二節(jié) 船舶運(yùn)動(dòng)方程和船舶運(yùn)動(dòng)方程和k/t指數(shù)指數(shù)一、操縱運(yùn)動(dòng)一般方程一、操縱運(yùn)動(dòng)一般方程船舶在水面運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：復(fù)合運(yùn)動(dòng)船舶在水面運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：復(fù)合運(yùn)動(dòng)復(fù)合坐標(biāo)系復(fù)合坐標(biāo)系稱為操縱運(yùn)動(dòng)一階稱為操縱運(yùn)動(dòng)一階kt方程方程，也稱野本謙作（，也稱野本謙作（nomoto）方程。）方程。它既能抓住其響應(yīng)特性本質(zhì)，又能比二階方程更為簡(jiǎn)化。它既能抓住其響應(yīng)特性本質(zhì)，又能比二階方程更為簡(jiǎn)化。其中：其中：k，t操縱性指數(shù)。操縱性指數(shù)。 kdtdt回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)橫移運(yùn)動(dòng)縱向運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系固定坐標(biāo)系第二節(jié)第二節(jié) 船舶運(yùn)動(dòng)方程和船舶運(yùn)動(dòng)方程和kt指數(shù)指數(shù)二二k、t指數(shù)的物理意義指數(shù)的物理意義 野本謙

17、作類比：假設(shè)一物體（船舶）的的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性矩為，當(dāng)它野本謙作類比：假設(shè)一物體（船舶）的的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性矩為，當(dāng)它以角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，所遭受的粘性阻矩為（其中以角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，所遭受的粘性阻矩為（其中系數(shù)，每單位系數(shù)，每單位回轉(zhuǎn)角速度的粘性阻矩），此外船尾的舵轉(zhuǎn)過一舵角后，會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)角速度的粘性阻矩），此外船尾的舵轉(zhuǎn)過一舵角后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)作用于其上的力矩（其中一個(gè)作用于其上的力矩（其中系數(shù)，每單位舵角的回轉(zhuǎn)力系數(shù)，每單位舵角的回轉(zhuǎn)力矩），則該物體的運(yùn)動(dòng)方程可寫作：矩），則該物體的運(yùn)動(dòng)方程可寫作：移項(xiàng)，兩邊同除以，可得：移項(xiàng)，兩邊同除以，可得：將上式與一階操縱方程將上式與一階操縱方程 對(duì)比，有：對(duì)比，有： 性阻矩

18、每單位回轉(zhuǎn)角速度的粘每單位舵角的轉(zhuǎn)船力矩船舶回轉(zhuǎn)阻矩系數(shù)船舶轉(zhuǎn)船力矩系數(shù)nmk性阻矩每單位回轉(zhuǎn)角速度的粘船舶慣性矩船舶回轉(zhuǎn)阻矩系數(shù)船舶慣性矩nitnminmni kt 第二節(jié)第二節(jié) 船舶運(yùn)動(dòng)方程和船舶運(yùn)動(dòng)方程和kt指數(shù)指數(shù)2、值作為操縱性指數(shù)的意義、值作為操縱性指數(shù)的意義為進(jìn)一步對(duì)船舶操縱性指數(shù)為進(jìn)一步對(duì)船舶操縱性指數(shù)k、t進(jìn)行了解，對(duì)一階方程進(jìn)行求解：進(jìn)行了解，對(duì)一階方程進(jìn)行求解：設(shè)設(shè) 時(shí)，時(shí)， ，所操舵角，所操舵角 ，由一階方程解得：，由一階方程解得：所以角加速度和轉(zhuǎn)向角度通過上式的微分積分可以求得：所以角加速度和轉(zhuǎn)向角度通過上式的微分積分可以求得：0t00)1 (0ttekttetk0)

19、(0ttetttk由由 、 、 在階躍操舵條件下隨時(shí)間而在于變化的曲線圖在階躍操舵條件下隨時(shí)間而在于變化的曲線圖a、b、c可知：可知：（1）當(dāng)）當(dāng) ， 時(shí)：時(shí)： ； （圖（圖b），（圖），（圖a），而），而 （圖（圖c） 達(dá)到最大值。達(dá)到最大值。（2）當(dāng)）當(dāng) 時(shí)：時(shí)： （圖（圖b），）， （圖（圖a），而），而 （圖（圖c） 。（3）當(dāng)）當(dāng) 時(shí)：時(shí)： （圖（圖b），）， （圖（圖a），而），而 （圖（圖c）。）。因?yàn)椋阂驗(yàn)椋簁、t值的大小決定船舶操舵后任意時(shí)刻所具有的值的大小決定船舶操舵后任意時(shí)刻所具有的 、 、的值，因此可用的值，因此可用k、t來表示船舶操縱性，故稱來表示船舶操縱性，故稱k、

20、t為操縱性指數(shù)。為操縱性指數(shù)。0t0t0000tktt 037. 0k063. 0k037. 0tkt0k0k 、t的意義：k旋回性指數(shù)（又稱增益常數(shù)），定常旋回時(shí)， ，所以實(shí)質(zhì)上是定常旋回中的船舶每單位舵角所能給出的轉(zhuǎn)首角速度值，是表示操舵后船舶回轉(zhuǎn)角速度大小的要素。 ，k大，表示轉(zhuǎn)船力矩系數(shù)大而阻矩系數(shù)小，可使船舶獲得較大的 。船舶定?；剞D(zhuǎn)時(shí) ，則 。t追隨性指數(shù)，表明船舶操舵后對(duì)舵角響應(yīng)時(shí)間滯后的一種指數(shù)，表示從操舵開始達(dá)到相應(yīng)舵角所對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定旋回角速度時(shí)止所需時(shí)間長(zhǎng)短。 ，t小，表示船舶慣性小而阻矩系數(shù)大，因?yàn)椋?，所以：t小，則 衰減快，船舶穩(wěn)定在某一 上就快，所以：船舶達(dá)到穩(wěn)定旋回

21、角速度的快慢，要用t確定。 ;t航向穩(wěn)定性指數(shù); 0knmk 0k船舶旋回性knit ttetk0追隨性t航向穩(wěn)定快小超越角小)(0ttov航向穩(wěn)定慢大超越角大)(0ttov四四k，t值的應(yīng)用值的應(yīng)用1評(píng)價(jià)操縱性的優(yōu)劣評(píng)價(jià)操縱性的優(yōu)劣1）k，t值對(duì)船舶的操縱性能有全面的描述2）k，t值的無因次化，：消去了船長(zhǎng)和船速的影響，比較不同船舶的回轉(zhuǎn)性和追隨性。滿載貨船： ， ，滿載油船： ， ，3）影響 ， 的因素 svlkklvttsmml1601000 . 25 . 1k5 . 25 . 1tmml2501200 . 37 . 1k0 . 60 . 3tkt（1）舵角：當(dāng)）舵角：當(dāng) ，（2）舵面積

22、：）舵面積：（3）吃水：）吃水：（4）水線下側(cè)面形狀：尾鰭大，首鰭小）水線下側(cè)面形狀：尾鰭大，首鰭小 縱傾：縱傾：（5）水深變淺：）水深變淺：（6）船型系數(shù)：）船型系數(shù)：（7）船速：）船速： tk,tkar,tkd,t，k，t，k首縱傾平吃水尾縱傾tkdh,2tkblcb,tkvs,0102估算船舶定常旋回直徑估算船舶定常旋回直徑(或半徑或半徑)因?yàn)橐驗(yàn)?，又因?yàn)?，又因?yàn)?，所以，所以 ，式，式中取弧度，中取弧度， 取取m/s3估算船舶縱距估算船舶縱距因?yàn)橐驗(yàn)樗运詒vs0k0kvrs0svda)2(1ttvrse0kvrs)12()2(0101kttvkvttvasssd4計(jì)算新航向距離計(jì)

23、算新航向距離:新航向距離：原航向線上的轉(zhuǎn)舵點(diǎn)至轉(zhuǎn)向點(diǎn)的距離。)2(1ttvrgbse2tan2tan0ckvcrbcs)2tan12(2tan)2(0101ckttvckvttvdsssnc2)2tan3 .57(10tvcktls船舶旋回性能：定速直航的船舶操某一大舵角后進(jìn)入定常旋回的運(yùn)船舶旋回性能：定速直航的船舶操某一大舵角后進(jìn)入定常旋回的運(yùn)動(dòng)性能。動(dòng)性能。一船舶旋回的運(yùn)動(dòng)過程一船舶旋回的運(yùn)動(dòng)過程(三個(gè)階段的劃分三個(gè)階段的劃分)1轉(zhuǎn)舵階段轉(zhuǎn)舵階段(內(nèi)傾階段）：開始轉(zhuǎn)舵內(nèi)傾階段）：開始轉(zhuǎn)舵船首開始轉(zhuǎn)動(dòng)船首開始轉(zhuǎn)動(dòng)(一般約為一般約為8-15s)運(yùn)動(dòng)參數(shù)：運(yùn)動(dòng)參數(shù)： ， （1）船速下降，）船速下

24、降， （2）反向橫移，即船舶重心有向操舵相反一側(cè)橫移的趨勢(shì)。）反向橫移，即船舶重心有向操舵相反一側(cè)橫移的趨勢(shì)。（3）船首有朝操舵一側(cè)偏轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，即回轉(zhuǎn)角加速度為正。）船首有朝操舵一側(cè)偏轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，即回轉(zhuǎn)角加速度為正。（4）船舶朝操舵一側(cè)橫傾（內(nèi)傾），）船舶朝操舵一側(cè)橫傾（內(nèi)傾），舵力位置較船舶重心位置舵力位置較船舶重心位置低。低。第三節(jié)第三節(jié) 船舶定常旋回性船舶定常旋回性0,0,0,0,0cfbrrrrr0第三節(jié)第三節(jié) 船舶定常旋回性船舶定常旋回性2過渡階段過渡階段：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)起定常旋回時(shí)止（1）船速繼續(xù)下降，仍為負(fù)加速度。（2）船舶加快向操舵一側(cè)偏轉(zhuǎn)，即回轉(zhuǎn)角加速度仍為一正值且比轉(zhuǎn)舵階段要大。

25、水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩仍大于回轉(zhuǎn)阻矩。（3）船舶重心由反向橫移變?yōu)檎驒M移。（4）船體由內(nèi)傾變?yōu)橥鈨A。3穩(wěn)定階段穩(wěn)定階段（定常旋回階段）（定常旋回階段）：船舶作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)起 運(yùn)動(dòng)參數(shù)： ， ， ； ， ， ，運(yùn)動(dòng)特征：運(yùn)動(dòng)特征：（1）船舶以一定的漂角作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；）船舶以一定的漂角作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；（2）船舶處于相對(duì)穩(wěn)定的外傾狀態(tài)。）船舶處于相對(duì)穩(wěn)定的外傾狀態(tài)。0dtd0dtdv0dtdntcosntvcosntcosntrcos 第三節(jié)第三節(jié) 船舶定常旋回性船舶定常旋回性二旋回圈（二旋回圈（turning circle）及其要素）及其要素船舶旋回圈船舶旋回圈船舶全速、滿舵作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，船舶全速、滿舵

26、作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，船舶重心的運(yùn)動(dòng)軌跡。船舶重心的運(yùn)動(dòng)軌跡。旋回圈幾何特征：旋回圈幾何特征：轉(zhuǎn)舵階段轉(zhuǎn)舵階段最初重心除繼續(xù)前移外，同時(shí)反向橫移；最初重心除繼續(xù)前移外，同時(shí)反向橫移；過渡階段過渡階段隨后變成瞬時(shí)曲率半徑逐漸減小的螺旋線；隨后變成瞬時(shí)曲率半徑逐漸減小的螺旋線；定常旋回階段定常旋回階段當(dāng)航向改變量之后，進(jìn)入定?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)航向改變量之后，進(jìn)入定?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 曲率半徑為定值。曲率半徑為定值。1縱距（進(jìn)距）縱距（進(jìn)距）advance ad：指船舶自操舵起，指船舶自操舵起， 至航向改變某一角度時(shí)止重心所移動(dòng)的縱向距離。通常，旋回資料中的至航向改變某一角度時(shí)止重心所移動(dòng)的縱向距離。通常，旋回資料中

27、的縱距，特指當(dāng)航向改變縱距，特指當(dāng)航向改變90 時(shí)重心沿原航向的縱向移動(dòng)距離。時(shí)重心沿原航向的縱向移動(dòng)距離。 縱距的大小可以用來表征船舶回轉(zhuǎn)性和追隨性，縱距的大小可以用來表征船舶回轉(zhuǎn)性和追隨性， ，即回轉(zhuǎn)性好；，即回轉(zhuǎn)性好；船舶在操舵后進(jìn)入新的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)快，即追隨性好。船舶在操舵后進(jìn)入新的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)快，即追隨性好。(0.85-1)dt操縱應(yīng)用：兩船的縱距之和可以用來推算對(duì)遇時(shí)的最晚施舵點(diǎn)。操縱應(yīng)用：兩船的縱距之和可以用來推算對(duì)遇時(shí)的最晚施舵點(diǎn)。小小dad第三節(jié)第三節(jié) 船舶定常旋回性船舶定常旋回性2橫距橫距transfer tr：指船舶自操舵起，至航向改變某一角度時(shí)止重心所移動(dòng)：指船舶自操舵

28、起，至航向改變某一角度時(shí)止重心所移動(dòng)的橫向距離。通常，旋回資料中的橫距，特指當(dāng)航向改變的橫向距離。通常，旋回資料中的橫距，特指當(dāng)航向改變90 時(shí)重心橫向移動(dòng)時(shí)重心橫向移動(dòng)距離。距離。0.55dt3反移量（偏距）反移量（偏距）kicklk（亦記作）：船舶重心在操舵后向操舵相反方向橫（亦記作）：船舶重心在操舵后向操舵相反方向橫移的最大距離。移的最大距離。當(dāng)滿舵操縱后船首偏轉(zhuǎn)一個(gè)羅經(jīng)點(diǎn)左右的時(shí)刻：重心處，約為當(dāng)滿舵操縱后船首偏轉(zhuǎn)一個(gè)羅經(jīng)點(diǎn)左右的時(shí)刻：重心處，約為1%l；船尾；船尾sternkick，約為，約為1/10-1/5l。反移量在操縱中的應(yīng)用反移量在操縱中的應(yīng)用：（1）航行中有人落水，立即在落

29、水處操同側(cè)舵，船尾由于）航行中有人落水，立即在落水處操同側(cè)舵，船尾由于kick作用，向外側(cè)擺作用，向外側(cè)擺出，使螺旋槳不致傷害落水人員。出，使螺旋槳不致傷害落水人員。（2）在航行中發(fā)現(xiàn)前方近距離內(nèi)有障礙物（如小船），先采用小角度避航（或）在航行中發(fā)現(xiàn)前方近距離內(nèi)有障礙物（如小船），先采用小角度避航（或采用大舵角避航），當(dāng)估計(jì)船首已能讓過時(shí)，立即用大舵角取反舵，從而使船尾采用大舵角避航），當(dāng)估計(jì)船首已能讓過時(shí)，立即用大舵角取反舵，從而使船尾受受kick影響，向外側(cè)擺出，即可安全避開障礙物。影響，向外側(cè)擺出，即可安全避開障礙物。（3）在兩船相遇中，由于兩船距離很近，若兩船同時(shí)操舵避讓，兩船可能突然

30、）在兩船相遇中，由于兩船距離很近，若兩船同時(shí)操舵避讓，兩船可能突然靠攏而發(fā)生碰撞，這正是兩船同時(shí)產(chǎn)生反橫距的結(jié)果。（另外還有船吸用）靠攏而發(fā)生碰撞，這正是兩船同時(shí)產(chǎn)生反橫距的結(jié)果。（另外還有船吸用）（4）在橫移駛靠碼頭（或他船）時(shí)，在靠離泊作業(yè)及避碰時(shí)，應(yīng)充分利用）在橫移駛靠碼頭（或他船）時(shí)，在靠離泊作業(yè)及避碰時(shí)，應(yīng)充分利用kick。（5）內(nèi)河船在狹窄航道中回轉(zhuǎn)時(shí)，反橫距也是一個(gè)重要參數(shù)。）內(nèi)河船在狹窄航道中回轉(zhuǎn)時(shí)，反橫距也是一個(gè)重要參數(shù)。第三節(jié)第三節(jié) 船舶定常旋回性船舶定常旋回性4旋回初徑（旋回初徑（tactical diameter）亦稱戰(zhàn)術(shù)直徑，是軍艦回轉(zhuǎn)性的重要指標(biāo)。是指從操舵開始到船

31、舶航向亦稱戰(zhàn)術(shù)直徑，是軍艦回轉(zhuǎn)性的重要指標(biāo)。是指從操舵開始到船舶航向轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過180 時(shí)重心所移動(dòng)的橫向距離。時(shí)重心所移動(dòng)的橫向距離。dt=3-4l5（定常）旋回直徑（定常）旋回直徑（final diameter）：）：是指船舶作定常旋回時(shí)重心軌跡圓的直徑。滿舵條件的定常回轉(zhuǎn)直徑稱是指船舶作定常旋回時(shí)重心軌跡圓的直徑。滿舵條件的定常回轉(zhuǎn)直徑稱為最小回轉(zhuǎn)直徑。為最小回轉(zhuǎn)直徑。d/dt=0.9不同用途的船對(duì)的要求不同：不同用途的船對(duì)的要求不同：海船海船為保持航向舵角經(jīng)常在小角度內(nèi)變化，因此希望小舵角時(shí)具有為保持航向舵角經(jīng)常在小角度內(nèi)變化，因此希望小舵角時(shí)具有較小的旋回直徑。較小的旋回直徑。內(nèi)河船、港

32、作船內(nèi)河船、港作船希望在大舵角時(shí)具有較小的旋回直徑。希望在大舵角時(shí)具有較小的旋回直徑。判斷回轉(zhuǎn)性的好壞，可以依據(jù)：民用船較好，驅(qū)逐艦較差判斷回轉(zhuǎn)性的好壞，可以依據(jù)：民用船較好，驅(qū)逐艦較差。6滯距（滯距（reach）：）：亦稱進(jìn)程，是船舶重心至定常旋回中心的縱向距離。亦稱進(jìn)程，是船舶重心至定常旋回中心的縱向距離。滯距表示操舵后到船舶進(jìn)入旋回的滯后距離，是衡量船舶舵效的標(biāo)準(zhǔn)之滯距表示操舵后到船舶進(jìn)入旋回的滯后距離，是衡量船舶舵效的標(biāo)準(zhǔn)之一。一。第三節(jié)第三節(jié) 船舶定常旋回性船舶定常旋回性三描述船舶旋回運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)要素三描述船舶旋回運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)要素1漂角（漂角（drift angle）船舶首尾線上

33、某一點(diǎn)的線速度與船舶首尾線的交角，通常指重心處船舶首尾線上某一點(diǎn)的線速度與船舶首尾線的交角，通常指重心處的線速度與船舶首尾線的交角。的線速度與船舶首尾線的交角。漂角與船舶旋回性能的關(guān)系：漂角與船舶旋回性能的關(guān)系：經(jīng)驗(yàn)值：經(jīng)驗(yàn)值：一般海船，一般海船， ；內(nèi)河船舶內(nèi)河船舶: 。超大型船舶，超大型船舶， ；旋回直徑旋回性漂角001530max180max20第三節(jié)第三節(jié) 船舶定常旋回性船舶定常旋回性2轉(zhuǎn)心（轉(zhuǎn)心（pivoting point）船舶繞瞬時(shí)曲率中心（或旋回圈中心）作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同時(shí)，船舶還繞船舶繞瞬時(shí)曲率中心（或旋回圈中心）作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同時(shí)，船舶還繞自身瞬時(shí)回轉(zhuǎn)樞心作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)心。即船

34、舶的旋回運(yùn)動(dòng)自身瞬時(shí)回轉(zhuǎn)樞心作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)心。即船舶的旋回運(yùn)動(dòng)是兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的疊加。是兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的疊加。轉(zhuǎn)心位置的幾何確定：各切線速度作垂線，垂足即為回轉(zhuǎn)中心，從轉(zhuǎn)心位置的幾何確定：各切線速度作垂線，垂足即為回轉(zhuǎn)中心，從點(diǎn)作船舶首尾線的垂線，垂足即為轉(zhuǎn)心。點(diǎn)作船舶首尾線的垂線，垂足即為轉(zhuǎn)心。因?yàn)檗D(zhuǎn)心在重心之前，靠近船首，所以船首處橫向分速小，船尾處因?yàn)檗D(zhuǎn)心在重心之前，靠近船首，所以船首處橫向分速小，船尾處橫向分速大，從而出現(xiàn)橫向分速大，從而出現(xiàn)“首動(dòng)一尺，尾動(dòng)一丈首動(dòng)一尺，尾動(dòng)一丈”的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。船舶后退中回轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)心在重心之后；船舶后退中回轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)心在重心之后；內(nèi)河中船舶上水（下水

35、）時(shí)：船首順流轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)心位置后移甚至于內(nèi)河中船舶上水（下水）時(shí)：船首順流轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)心位置后移甚至于在重心之后；船首逆流轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)心位置前移甚至于在首柱之前。在重心之后；船首逆流轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)心位置前移甚至于在首柱之前。 ppggpp第三節(jié)第三節(jié) 船舶定常旋回性船舶定常旋回性拖輪協(xié)助調(diào)頭或轉(zhuǎn)向時(shí)：若拖輪在船中前頂推或拖拉助轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)心位拖輪協(xié)助調(diào)頭或轉(zhuǎn)向時(shí)：若拖輪在船中前頂推或拖拉助轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)心位置后移；置后移；若拖輪在船中后頂推或拖拉助轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)心位置前移。若拖輪在船中后頂推或拖拉助轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)心位置前移。3旋回中的降速旋回中的降速降速原因：降速原因：降速過程：從操舵開始降速過程：從操舵開始船首轉(zhuǎn)過船首轉(zhuǎn)過90

36、左右船舶進(jìn)入定常旋回，之后左右船舶進(jìn)入定常旋回，之后速度不再下降。速度不再下降。4回轉(zhuǎn)中的橫傾（回轉(zhuǎn)中的橫傾（list）（1）內(nèi)傾：內(nèi)傾角較小，持續(xù)時(shí)間較短。）內(nèi)傾：內(nèi)傾角較小，持續(xù)時(shí)間較短。（2）外傾：船體由向操舵一側(cè)傾斜轉(zhuǎn)向操舵相反一側(cè)傾斜即為外傾。）外傾：船體由向操舵一側(cè)傾斜轉(zhuǎn)向操舵相反一側(cè)傾斜即為外傾。船速下降推進(jìn)效率降低斜流螺旋槳工況變化槳推力的分力大大消耗了螺旋特別是離心力前進(jìn)方向舵阻力增加時(shí)阻力增大角存在船體斜航, ,)(第三節(jié)第三節(jié) 船舶定常旋回船舶定常旋回性性當(dāng)船舶以較大舵角并保持相當(dāng)大的外傾角當(dāng)船舶以較大舵角并保持相當(dāng)大的外傾角作回轉(zhuǎn)時(shí)，若急回舵（或操與回轉(zhuǎn)方向相反作回轉(zhuǎn)時(shí)

37、，若急回舵（或操與回轉(zhuǎn)方向相反一側(cè)的舵），舵產(chǎn)生的減小橫傾力矩為零，一側(cè)的舵），舵產(chǎn)生的減小橫傾力矩為零，以致橫傾角急劇增大，甚至導(dǎo)致船舶傾覆。以致橫傾角急劇增大，甚至導(dǎo)致船舶傾覆。尤其當(dāng)存在自由液面影響、貨物與旅客移動(dòng)的影響、風(fēng)動(dòng)力與波浪尤其當(dāng)存在自由液面影響、貨物與旅客移動(dòng)的影響、風(fēng)動(dòng)力與波浪橫傾力矩的影響等疊加在一起時(shí)，更為危險(xiǎn)。橫傾力矩的影響等疊加在一起時(shí)，更為危險(xiǎn)。為防止轉(zhuǎn)舵時(shí)產(chǎn)生過大的橫傾角，可采取以下措施：為防止轉(zhuǎn)舵時(shí)產(chǎn)生過大的橫傾角，可采取以下措施：a. 降低船速，緩緩操舵，小舵角回轉(zhuǎn)，盡量增大回轉(zhuǎn)直徑；降低船速，緩緩操舵，小舵角回轉(zhuǎn)，盡量增大回轉(zhuǎn)直徑；b. 防止重貨裝在高處，

38、力求合理的值，注意自由液面和貨物移動(dòng)的影響；防止重貨裝在高處，力求合理的值，注意自由液面和貨物移動(dòng)的影響；c. 正確選擇操舵時(shí)機(jī)，避免風(fēng)浪等外力產(chǎn)生的橫傾力矩與舵產(chǎn)生的最大橫正確選擇操舵時(shí)機(jī)，避免風(fēng)浪等外力產(chǎn)生的橫傾力矩與舵產(chǎn)生的最大橫傾力矩相互疊加。傾力矩相互疊加。5旋回時(shí)間：旋回時(shí)間：船舶旋回船舶旋回360 所需的時(shí)間。所需的時(shí)間。影響因素：排水量影響因素：排水量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：萬噸級(jí)船舶，快速滿舵旋回一周，約需要經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：萬噸級(jí)船舶，快速滿舵旋回一周，約需要6 min，大型船舶約需，大型船舶約需12 min。第三節(jié)第三節(jié) 船舶定常旋回船舶定常旋回性性三三影響旋回圈大小的因素影響旋回圈大小的因素

39、1方型系數(shù)（方型系數(shù)（block coefficient）2船體水線下側(cè)面積形狀及分布船體水線下側(cè)面積形狀及分布水線下船首側(cè)面積較大（有球鼻首或船尾比較瘦削）旋回中的阻尼水線下船首側(cè)面積較大（有球鼻首或船尾比較瘦削）旋回中的阻尼力矩較小旋回性好，旋回圈小，但航向穩(wěn)定性差；力矩較小旋回性好，旋回圈小，但航向穩(wěn)定性差；水線下船尾部面積較大（船尾有鈍材或船首比較削進(jìn)水線下船尾部面積較大（船尾有鈍材或船首比較削進(jìn)cut up）旋回）旋回中的阻尼力矩較大旋回性差，旋回圈大，但航向穩(wěn)定性好中的阻尼力矩較大旋回性差，旋回圈大，但航向穩(wěn)定性好3舵角：舵角： 4操舵時(shí)間：船舶在最大吃水和最大營(yíng)運(yùn)船速前進(jìn)時(shí)，將舵

40、自一舷操舵時(shí)間：船舶在最大吃水和最大營(yíng)運(yùn)船速前進(jìn)時(shí)，將舵自一舷35 另一舷另一舷35 ，并且自任何一舷，并且自任何一舷35 轉(zhuǎn)至另一舷轉(zhuǎn)至另一舷30 的時(shí)間的時(shí)間應(yīng)不超過應(yīng)不超過28s。5舵面積系數(shù)舵面積系數(shù)6船速船速第三節(jié)第三節(jié) 船舶定常旋回性船舶定常旋回性7吃水：吃水增加，縱距、橫距和旋回初徑均增大；吃水：吃水增加，縱距、橫距和旋回初徑均增大；8吃水差：尾傾時(shí)旋回圈變大，尾傾增加吃水差：尾傾時(shí)旋回圈變大，尾傾增加1%，dt增加增加10%；9橫傾：橫傾：a低速時(shí)：低速時(shí)：所以，低速時(shí)，操舵向低舷側(cè)旋回，則較??；所以，低速時(shí)，操舵向低舷側(cè)旋回，則較小；b高速時(shí)：高速時(shí)：所以，高速時(shí)，操舵向高舷

41、側(cè)旋回，則較??；所以，高速時(shí)，操舵向高舷側(cè)旋回，則較?。?0淺水影響淺水影響11螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)方向：在船舶前進(jìn)中，向左的旋回圈略小于向右的。螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)方向：在船舶前進(jìn)中，向左的旋回圈略小于向右的。12其它因素其它因素船首向低舷側(cè)偏轉(zhuǎn)起主要作用推力轉(zhuǎn)矩阻力在同一條線上與螺旋槳推力作用線不側(cè)橫移水動(dòng)力作用中心向低舷兩側(cè)所受水動(dòng)力不等左右浸水面積不等船體橫傾)(,船首向高舷側(cè)偏轉(zhuǎn)起主要作用首波峰壓力轉(zhuǎn)矩即舷側(cè)的橫向力轉(zhuǎn)矩兩舷壓力差產(chǎn)生指向高側(cè)低舷船首興波大于高舷舷側(cè)豐滿低舷側(cè)的浸水面積較高),(第四節(jié) 船舶改向性 船舶改向性通常采取船舶改向性通常采取初始回轉(zhuǎn)性能初始回轉(zhuǎn)性能和和偏轉(zhuǎn)抑制能力偏轉(zhuǎn)抑制能力兩

42、個(gè)特征量來衡量?jī)蓚€(gè)特征量來衡量.一一.初始回轉(zhuǎn)性能初始回轉(zhuǎn)性能初始回轉(zhuǎn)性能是指船舶對(duì)操舵改變航向的快速響應(yīng)性能初始回轉(zhuǎn)性能是指船舶對(duì)操舵改變航向的快速響應(yīng)性能.該性能在該性能在imo操縱性臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定操縱性臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定.諾賓指數(shù)船舶操舵后，任意時(shí)刻的轉(zhuǎn)向角諾賓指數(shù)船舶操舵后，任意時(shí)刻的轉(zhuǎn)向角 ：轉(zhuǎn)舵初始，船速下降不大：轉(zhuǎn)舵初始，船速下降不大： （旋回前船速），則特性時(shí)間（旋回前船速），則特性時(shí)間所以：所以： 設(shè)，設(shè)， 進(jìn)行無因次化：進(jìn)行無因次化： 則：則：p操舵后船舶移動(dòng)一個(gè)船長(zhǎng)時(shí)，每單位舵角引起船首的變化值，稱操舵后船舶移動(dòng)一個(gè)船長(zhǎng)時(shí)，每單位舵角引起船首的變化值，稱諾賓指數(shù)諾賓指數(shù)，

43、又稱轉(zhuǎn)首指數(shù)。反應(yīng)了船舶初始回轉(zhuǎn)性。，又稱轉(zhuǎn)首指數(shù)。反應(yīng)了船舶初始回轉(zhuǎn)性。)(ttetttk0vvs0vlt )(00tvlettvlkp)1 (ttettkp 第四節(jié) 船舶改向性二二.偏轉(zhuǎn)抑制性能偏轉(zhuǎn)抑制性能偏轉(zhuǎn)抑制性能偏轉(zhuǎn)抑制性能(yaw-checking ability)是指船舶偏轉(zhuǎn)中操是指船舶偏轉(zhuǎn)中操正舵、壓舵盡快使船舶停止偏轉(zhuǎn)保持直線航行的性能正舵、壓舵盡快使船舶停止偏轉(zhuǎn)保持直線航行的性能.該性能可通過該性能可通過z形試驗(yàn)中第一慣性超越角和第二慣性超越形試驗(yàn)中第一慣性超越角和第二慣性超越角來判斷角來判斷. imo操縱性臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定操縱性臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定.船舶偏轉(zhuǎn)抑制性能可用追隨性

44、指數(shù)船舶偏轉(zhuǎn)抑制性能可用追隨性指數(shù)t來衡量來衡量.tdtedtttov0000第五節(jié) 船舶保向性一一.船舶航向穩(wěn)定性船舶航向穩(wěn)定性航行中的船舶航行中的船舶,如受到風(fēng)浪流等外力的瞬時(shí)干擾作用如受到風(fēng)浪流等外力的瞬時(shí)干擾作用,船首船首發(fā)生偏轉(zhuǎn)發(fā)生偏轉(zhuǎn),當(dāng)干擾消失后在船舶保持正舵的條件下當(dāng)干擾消失后在船舶保持正舵的條件下,船舶船舶轉(zhuǎn)頭運(yùn)動(dòng)將如何變化的性質(zhì)稱為航向穩(wěn)定性轉(zhuǎn)頭運(yùn)動(dòng)將如何變化的性質(zhì)稱為航向穩(wěn)定性.船舶受外力作用，當(dāng)外力消失后最終平衡狀態(tài)分類船舶受外力作用，當(dāng)外力消失后最終平衡狀態(tài)分類1直線穩(wěn)定性（動(dòng)航向穩(wěn)定性）直線穩(wěn)定性（動(dòng)航向穩(wěn)定性）2方向穩(wěn)定性方向穩(wěn)定性3位置穩(wěn)定性（靜航向穩(wěn)定性）位置

45、穩(wěn)定性（靜航向穩(wěn)定性）4不穩(wěn)定（旋回）不穩(wěn)定（旋回）第五節(jié) 船舶保向性位置穩(wěn)定性方向穩(wěn)定性控制穩(wěn)定性本節(jié)討論內(nèi)容直線穩(wěn)定性船舶固有穩(wěn)定性自動(dòng)穩(wěn)定性航向穩(wěn)定性)()(第五節(jié) 船舶保向性二航向穩(wěn)定性的判別二航向穩(wěn)定性的判別1、根據(jù)操縱性指數(shù)、根據(jù)操縱性指數(shù)t一階近似操縱方程一階近似操縱方程 ，操正舵：操正舵：設(shè)干擾消失時(shí)的回轉(zhuǎn)角速度為，設(shè)干擾消失時(shí)的回轉(zhuǎn)角速度為，則解得任意時(shí)刻船舶偏離航向的角速度則解得任意時(shí)刻船舶偏離航向的角速度轉(zhuǎn)向角為：轉(zhuǎn)向角為：當(dāng)當(dāng) 且且t值較小時(shí)，衰減很快，很快趨向于值較小時(shí)，衰減很快，很快趨向于0，船舶很快穩(wěn)定在，船舶很快穩(wěn)定在新航向上，航向穩(wěn)定性好；新航向上，航向穩(wěn)定性

46、好；當(dāng)當(dāng) 且且t值較大時(shí)，衰減較慢，較長(zhǎng)時(shí)間趨向于值較大時(shí)，衰減較慢，較長(zhǎng)時(shí)間趨向于0，船舶較慢地，船舶較慢地穩(wěn)定在新航向上，航向穩(wěn)定性差；穩(wěn)定在新航向上，航向穩(wěn)定性差； 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，將遞增，時(shí)，將遞增， ，船舶不具備航向穩(wěn)定性；，船舶不具備航向穩(wěn)定性； kt 00t0tte0)1 (0ttet0t0t0tt第五節(jié) 船舶保向性 2根據(jù)船舶線型系數(shù)判別根據(jù)船舶線型系數(shù)判別船舶瘦長(zhǎng)，航向穩(wěn)定性好；船舶瘦長(zhǎng)，航向穩(wěn)定性好；a曲線表明：與成正比，曲線表明：與成正比，回轉(zhuǎn)阻矩始終起降低角速度的作用?；剞D(zhuǎn)阻矩始終起降低角速度的作用。船舶肥短，航向穩(wěn)定性差；船舶肥短，航向穩(wěn)定性差；b曲線表明：該類船舶在角速度

47、較低的小舵角范圍內(nèi)，回轉(zhuǎn)阻曲線表明：該類船舶在角速度較低的小舵角范圍內(nèi)，回轉(zhuǎn)阻矩起協(xié)助轉(zhuǎn)首作用。矩起協(xié)助轉(zhuǎn)首作用。3根據(jù)航向穩(wěn)定性試驗(yàn)判別根據(jù)航向穩(wěn)定性試驗(yàn)判別（1）直航延時(shí)試驗(yàn)）直航延時(shí)試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模呵蟮弥枚嬗诹阄粫r(shí)，首向偏航達(dá)試驗(yàn)?zāi)康模呵蟮弥枚嬗诹阄粫r(shí)，首向偏航達(dá)5 的延續(xù)時(shí)間。的延續(xù)時(shí)間。第五節(jié) 船舶保向性（2）直航操舵試驗(yàn)）直航操舵試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模呵蟮煤较蚍€(wěn)定后，試驗(yàn)?zāi)康模呵蟮煤较蚍€(wěn)定后，5min內(nèi)維持直航所操的平均舵角和操舵內(nèi)維持直航所操的平均舵角和操舵次數(shù)。次數(shù)。（3）回舵操縱試驗(yàn)（回直試驗(yàn)、脫開試驗(yàn)）回舵操縱試驗(yàn)（回直試驗(yàn)、脫開試驗(yàn)）試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)定航向不穩(wěn)定回線環(huán)高度。試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)

48、定航向不穩(wěn)定回線環(huán)高度。（4）螺旋（線）試驗(yàn)（）螺旋（線）試驗(yàn)（direct spiral test）：）：由法國(guó)由法國(guó)dieudonne 提出提出試驗(yàn)?zāi)康模号卸ê较蚍€(wěn)定性的好壞，試驗(yàn)?zāi)康模号卸ê较蚍€(wěn)定性的好壞，求取船舶操某一舵角時(shí)船舶所能夠達(dá)到的定常旋回角速度。求取船舶操某一舵角時(shí)船舶所能夠達(dá)到的定常旋回角速度。（5）逆螺旋（線試驗(yàn)（）逆螺旋（線試驗(yàn)（reverse spiral test）：由）：由m. beck提提出出試驗(yàn)?zāi)康模号卸ê较蚍€(wěn)定性的好壞，求取為使船舶達(dá)到某一旋回角速試驗(yàn)?zāi)康模号卸ê较蚍€(wěn)定性的好壞，求取為使船舶達(dá)到某一旋回角速度而需操的平均舵角。度而需操的平均舵角。 三航向保向

49、性與航向穩(wěn)定性的區(qū)別三航向保向性與航向穩(wěn)定性的區(qū)別 航向穩(wěn)定性：非控制穩(wěn)定性，是指具有一定初始回轉(zhuǎn)角速度的船舶，航向穩(wěn)定性：非控制穩(wěn)定性，是指具有一定初始回轉(zhuǎn)角速度的船舶，因船體在回轉(zhuǎn)時(shí)受到回轉(zhuǎn)阻矩作用下逐漸穩(wěn)定于新航向的能力。因船體在回轉(zhuǎn)時(shí)受到回轉(zhuǎn)阻矩作用下逐漸穩(wěn)定于新航向的能力。 保向性：控制穩(wěn)定性，是指船舶在操舵等控制情況下保持在規(guī)定航向保向性：控制穩(wěn)定性，是指船舶在操舵等控制情況下保持在規(guī)定航向上的能力。其衡量指標(biāo)為：在正常氣象條件下，為維持直航所操的平上的能力。其衡量指標(biāo)為：在正常氣象條件下，為維持直航所操的平均舵角應(yīng)不超過均舵角應(yīng)不超過5 ，平均操舵次數(shù)每分鐘不多于，平均操舵次數(shù)每

50、分鐘不多于6次。次。 航向穩(wěn)定性好，則保向性好；航向穩(wěn)定性差，采用大舵角并頻繁操舵，航向穩(wěn)定性好，則保向性好；航向穩(wěn)定性差，采用大舵角并頻繁操舵，亦可保向。亦可保向。四影響船舶保向性的主要因素四影響船舶保向性的主要因素 1船型船型（1）船型系數(shù)）船型系數(shù) 小，船舶瘦長(zhǎng)小，船舶瘦長(zhǎng) 航向穩(wěn)定性好，保向性好。航向穩(wěn)定性好，保向性好。（2）尾鰭大）尾鰭大 航向穩(wěn)定性好，保向性好。航向穩(wěn)定性好，保向性好。（3）水上受風(fēng)面積大）水上受風(fēng)面積大 保向性差。保向性差。2浮態(tài)浮態(tài)（1）吃水小船舶保向性）吃水小船舶保向性 吃水大船舶吃水大船舶（2）尾縱傾船舶保向性）尾縱傾船舶保向性 首縱傾首縱傾3舵角舵角 船舶

51、航向穩(wěn)定性好，則用小舵角即可保向；船舶航向穩(wěn)定性好，則用小舵角即可保向； 船舶航向穩(wěn)定性差，則用大舵角才可保向；船舶航向穩(wěn)定性差，則用大舵角才可保向；4船速船速 保向性保向性5其它因素其它因素（1）水深保向性（）水深保向性（2）污底嚴(yán)重保向性（）污底嚴(yán)重保向性（3）順風(fēng)浪、順流保向性）順風(fēng)浪、順流保向性blcb 舵效的概念舵效的概念(兩種舵效兩種舵效)廣義上的舵效（廣義上的舵效（rudder effection）用舵設(shè)備操縱船舶所表現(xiàn)出來的綜）用舵設(shè)備操縱船舶所表現(xiàn)出來的綜合效果。這些效果為：合效果。這些效果為：轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)頭、橫傾橫傾、橫移橫移和和增減速增減速。舵效（舵效（steerage）：是一

52、綜合概念，不能以或單獨(dú)來表示。舵效指運(yùn)動(dòng)）：是一綜合概念，不能以或單獨(dú)來表示。舵效指運(yùn)動(dòng)中的船舶在操一定舵角后，在一定時(shí)間、一定水域內(nèi)，所取得的船舶轉(zhuǎn)中的船舶在操一定舵角后，在一定時(shí)間、一定水域內(nèi)，所取得的船舶轉(zhuǎn)首角的大小。（控向效應(yīng)）首角的大小。（控向效應(yīng)）船舶在較短時(shí)間內(nèi)、較小水域內(nèi)轉(zhuǎn)過較大角度，則舵效好。否則舵效較船舶在較短時(shí)間內(nèi)、較小水域內(nèi)轉(zhuǎn)過較大角度，則舵效好。否則舵效較差。差。 2舵效的判別舵效的判別第六節(jié)舵 效第六節(jié) 舵 效（1）舵效指數(shù)舵效指數(shù)（應(yīng)舵指數(shù)）（應(yīng)舵指數(shù)）衡量舵效：若衡量舵效：若 ，設(shè)開始操舵時(shí)：設(shè)開始操舵時(shí)： ，則由一階近似操縱方程，則由一階近似操縱方程解得：解得

53、：由上式可得：由上式可得： 取決于取決于 及及 ； 角加速度系數(shù)，在數(shù)量上表征了每改變角加速度系數(shù)，在數(shù)量上表征了每改變1度舵角度舵角所能給出的角加速度。所能給出的角加速度。若，若， 則：則： ；為了比較不同船舶不同船速時(shí)的舵效，將進(jìn)行無因次化：為了比較不同船舶不同船速時(shí)的舵效，將進(jìn)行無因次化：tk0舵效0kttktktk0舵效tk舵效tk22sssvltklvtvlktk第六節(jié) 舵 效（2）諾賓指數(shù)諾賓指數(shù)：(在第四節(jié)已經(jīng)介紹過在第四節(jié)已經(jīng)介紹過)3影響舵效的因素影響舵效的因素（1）舵角：當(dāng)）舵角：當(dāng) 時(shí)，時(shí)，（2）舵面積系數(shù)：）舵面積系數(shù)：（3）船舶排水量與吃水：大型船舶港內(nèi)操船：早用舵，

54、早回舵，大舵角）船舶排水量與吃水：大型船舶港內(nèi)操船：早用舵，早回舵，大舵角（4）舵速：）舵速： 。（5）舵機(jī)性能：操舵時(shí)間越短舵效越好）舵機(jī)性能：操舵時(shí)間越短舵效越好電動(dòng)液壓舵性能優(yōu)于蒸汽舵及電動(dòng)舵。電動(dòng)液壓舵性能優(yōu)于蒸汽舵及電動(dòng)舵。電動(dòng)液壓舵：舵來得快，回得也快；蒸汽舵：舵來得慢，回得快，易穩(wěn)舵電動(dòng)液壓舵：舵來得快，回得也快；蒸汽舵：舵來得慢，回得快，易穩(wěn)舵（易把定）；電動(dòng)舵：來得快，回得慢，不易穩(wěn)舵（不易把定）。（易把定）；電動(dòng)舵：來得快，回得慢，不易穩(wěn)舵（不易把定）。操舵時(shí)間（自）：操舵時(shí)間（自）：（6）船舶縱傾：首縱傾舵效差；尾縱傾舵效好。）船舶縱傾：首縱傾舵效差；尾縱傾舵效好。tkp

55、21)1 (ttettkp 舵效,%100dlapprs舵效,22nspvltktktk舵效rv第六節(jié) 舵 效（7）船舶橫傾：船速較低時(shí)，向低舷側(cè)轉(zhuǎn)向舵效好；船速較高時(shí)，向高舷）船舶橫傾：船速較低時(shí)，向低舷側(cè)轉(zhuǎn)向舵效好；船速較高時(shí)，向高舷側(cè)轉(zhuǎn)向舵效好。側(cè)轉(zhuǎn)向舵效好。（8）風(fēng)、流、污底、淺水：）風(fēng)、流、污底、淺水： a風(fēng)的影響：風(fēng)的影響：風(fēng)致船首迎風(fēng)偏轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)致船首迎風(fēng)偏轉(zhuǎn)時(shí)， 風(fēng)致船首順風(fēng)偏轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)致船首順風(fēng)偏轉(zhuǎn)時(shí)， 風(fēng)中航行，滿載舵效風(fēng)中航行，滿載舵效 優(yōu)于優(yōu)于 輕載舵效；輕載舵效； b流的影響：頂流舵效好；順流舵效差流的影響：頂流舵效好；順流舵效差 (提問：順流和逆流哪個(gè)舵力提問：順流和逆

56、流哪個(gè)舵力大？大？) c污底嚴(yán)重舵效變差；污底嚴(yán)重舵效變差； d淺水：淺水中航行淺水：淺水中航行（9）螺旋槳工作狀態(tài)：螺旋槳正轉(zhuǎn)船舶前進(jìn)時(shí)）螺旋槳工作狀態(tài)：螺旋槳正轉(zhuǎn)船舶前進(jìn)時(shí)舵效好；舵效好； 螺旋槳反轉(zhuǎn)船舶后退時(shí)螺旋槳反轉(zhuǎn)船舶后退時(shí)舵效差；舵效差；舵效差舵效好船舶順風(fēng)轉(zhuǎn)向船舶迎風(fēng)轉(zhuǎn)向舵效差舵效好船舶迎風(fēng)轉(zhuǎn)向船舶順風(fēng)轉(zhuǎn)向舵效旋回阻矩船體下沉,第七節(jié)第七節(jié) 船船 舶舶 控控 速速 性性一船舶啟動(dòng)性能一船舶啟動(dòng)性能船舶啟動(dòng)性能：船舶由靜止?fàn)顟B(tài)開動(dòng)主機(jī)，使船舶達(dá)到與主機(jī)功率相應(yīng)的船舶啟動(dòng)性能：船舶由靜止?fàn)顟B(tài)開動(dòng)主機(jī)，使船舶達(dá)到與主機(jī)功率相應(yīng)的速度所需的時(shí)間和航行距離的性能。速度所需的時(shí)間和航行距離的

57、性能。啟動(dòng)過程應(yīng)合理用車，即將螺旋槳轉(zhuǎn)速啟動(dòng)過程應(yīng)合理用車，即將螺旋槳轉(zhuǎn)速逐級(jí)提高：微進(jìn)、進(jìn)一、進(jìn)二、進(jìn)三。逐級(jí)提高：微進(jìn)、進(jìn)一、進(jìn)二、進(jìn)三。船速達(dá)到相應(yīng)轉(zhuǎn)速的船速時(shí)，再提高用車的級(jí)別，船速達(dá)到相應(yīng)轉(zhuǎn)速的船速時(shí)，再提高用車的級(jí)別，跳級(jí)用車對(duì)養(yǎng)護(hù)主機(jī)不利。跳級(jí)用車對(duì)養(yǎng)護(hù)主機(jī)不利。船舶啟動(dòng)后若按常規(guī)增速，則推力、阻力隨船速變化的運(yùn)動(dòng)方程為：船舶啟動(dòng)后若按常規(guī)增速，則推力、阻力隨船速變化的運(yùn)動(dòng)方程為：rtdtdvmmx)()ln(200000vvvvrvmmtx)ln(2220200200vvvrvmmsx第七節(jié)第七節(jié) 船船 舶舶 控控 速速 性性 經(jīng)驗(yàn)估算式：經(jīng)驗(yàn)估算式：經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：從靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)車，

58、直至達(dá)到海上船速，滿載船經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：從靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)車，直至達(dá)到海上船速，滿載船 ；輕載船為滿載時(shí)的；輕載船為滿載時(shí)的 ，即，即 。 二船舶制動(dòng)性能二船舶制動(dòng)性能船舶制動(dòng)性能：船舶在某船速下，主機(jī)停車或倒車后，船舶對(duì)主機(jī)工況的船舶制動(dòng)性能：船舶在某船速下，主機(jī)停車或倒車后，船舶對(duì)主機(jī)工況的反應(yīng)能力，一般用船舶沖程和沖時(shí)來表示。反應(yīng)能力，一般用船舶沖程和沖時(shí)來表示。(強(qiáng)調(diào)從發(fā)令時(shí)起強(qiáng)調(diào)從發(fā)令時(shí)起)1停車沖程、沖時(shí)停車沖程、沖時(shí)停車沖程、沖時(shí)：船舶在直航中停止主機(jī)至船舶對(duì)水停止移動(dòng)的滑行距離，停車沖程、沖時(shí)：船舶在直航中停止主機(jī)至船舶對(duì)水停止移動(dòng)的滑行距離，滑行過程所需的時(shí)間為停車沖時(shí)。測(cè)定船舶停車沖程

59、時(shí)，一般滑行過程所需的時(shí)間為停車沖時(shí)。測(cè)定船舶停車沖程時(shí)，一般以船舶對(duì)水以船舶對(duì)水速度降到能保持舵效的最小速度時(shí)的船舶慣性距離作為停車沖程速度降到能保持舵效的最小速度時(shí)的船舶慣性距離作為停車沖程。萬噸級(jí)。萬噸級(jí)船可取船可取2kn，超大型船舶可取，超大型船舶可取3.2kn.000004. 0rvt0200101. 0rvsls2003221ls13100第七節(jié)第七節(jié) 船船 舶舶 控控 速速 性性船舶停車后，推力為船舶停車后，推力為0，所以運(yùn)動(dòng)方程變?yōu)椋?，所以運(yùn)動(dòng)方程變?yōu)椋航?jīng)驗(yàn)估算式：經(jīng)驗(yàn)估算式：經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：船舶以常速前進(jìn)，一般貨船：主機(jī)停車達(dá)到余速經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：船舶以常速前進(jìn)，一般貨船：主機(jī)停車達(dá)到余

60、速2kn時(shí)，時(shí)， ；巨型油輪（；巨型油輪（vlcc）：主機(jī)停車達(dá)到余）：主機(jī)停車達(dá)到余速速3kn時(shí)，時(shí)， ， 。2倒車沖程、沖時(shí)（緊急停船距離倒車沖程、沖時(shí)（緊急停船距離crash stopping distance /最短停船距離最短停船距離shortest stopping distance）倒車沖程、沖時(shí)：船舶在前進(jìn)三中開后退三，從倒車沖程、沖時(shí)：船舶在前進(jìn)三中開后退三，從發(fā)令發(fā)令開始到開始到船對(duì)水停止移動(dòng)所需的時(shí)間及航進(jìn)的距離。船對(duì)水停止移動(dòng)所需的時(shí)間及航進(jìn)的距離。倒車沖程倒車沖程;倒車沖時(shí)估算式；倒車沖時(shí)估算式；rdtdvmmx)()11(00105. 00020vvrvtsvvrv